(57)【要約】【課題】  近接場光を有効に利用して情報を記録するとともに、記録媒体の３次元化にも対応する。【解決手段】  レーザ光をナノ層１８に照射すると、ナノ粒子１８Ｂ付近で近接場光やプラズモン（励起子）共鳴が生ずる。近接場光は、誘電体層１４によって引き出され、記録層１６に入射する。一方、プラズモン共鳴による熱的影響も記録層１６に達する。これらの近接場光による効果と、プラズモン共鳴による熱的効果が記録層１６に作用し、記録層１６にマーク１６Ａが形成される。【選択図】図１
2006099887.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体層上に情報を記録する記録層を形成するとともに、この記録層上に、誘電体中にナノ粒子を分散したナノ層を形成し、
前記ナノ層にレーザ光を照射したときに前記ナノ粒子周辺に形成される近接場光を利用して、前記記録層に情報を記録することを特徴とする光記録媒体。
【請求項２】
前記近接場光の他に、プラズモンを補助的に利用して、前記記録層に情報を記録することを特徴とする請求項１記載の光記録媒体。
【請求項３】
前記情報の記録が、前記記録層の態変化ないし熱変形によって行われることを特徴とする請求項１又は２記載の光記録媒体。
【請求項４】
誘電体層上に、誘電体中にナノ粒子を分散したナノ層を形成し、
前記ナノ層にレーザ光を照射したときに前記ナノ粒子周辺に形成される近接場光を利用して、前記誘電体層に情報を記録することを特徴とする光記録媒体。
【請求項５】
前記近接場光の他に、プラズモンを補助的に利用して、前記記録層に情報を記録することを特徴とする請求項４記載の光記録媒体。
【請求項６】
前記情報の記録が、前記誘電体層の態変化ないし熱変形によって行われることを特徴とする請求項４又は５記載の光記録媒体。
【請求項７】
前記ナノ粒子の粒径が、１nm〜８０nmであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の光記録媒体。
【請求項８】
前記ナノ粒子が、金属もしくは半導体のいずれかであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の光記録媒体。
【請求項９】
前記誘電体層を、強誘電体によって形成したことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の光記録媒体。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の光記録媒体を積層したことを特徴とする光記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近接場光を記録再生に利用し、あるいはプラズモン共鳴を記録の補助に利用した高密度の光記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
光記録媒体，例えば光ディスクは、ＣＤやＤＶＤからBlu-ray DiscやHD DVDといった記録密度の高い規格が提案されており、今後も大容量化が進むものと考えられる。記録密度を増大する方法としては、大きく分けて、媒体の３次元化と、記録マークの微小化の２つがある。
【０００３】
これらのうち、媒体の３次元化を図る技術としては、ホログラフィックメモリや３次元多層メモリといったものがある。他方、記録マークの微小化を図る技術としては、Super-RENS（Super-resolution near-field structure）がある。例えば、光ディスク中にアンチモンによって形成したマスク層にレーザ光を照射すると、レーザ光のビーム径の１／１０程度の透明部分が形成され、これが光の射出開口として作用する。これを利用することで、１００nm以下の微小マークを記録したり、読み出したりすることができるとするものである。
【０００４】
更に、下記特許文献１には、近接場光を利用して記録行うことを特徴とする光記録方法が開示されている。通常の光（伝播光）は、波としての性質から回折限界（λ／ＮＡ，ただしλは波長，ＮＡは開口数）があり、ビーム径を回折限界以下にすることができない。これに対し、物体に光を照射したときに周辺に生ずる近接場光を使用すれば、ビーム径を更に絞ることができ、ナノスケールの微小マークの記録や読み出しが可能となる。
【特許文献１】特開２００３−７７１７３公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近接場光は、至近距離でのみ利用できるので、光記録媒体に対する情報の記録や再生に近接場光をより有効に利用するためには、記録媒体内で近接場光を発生させる必要がある。また、近接場光を利用して記録マークの微小化を図るとともに、記録媒体の３次元化を図ることもできると、更に好都合である。
【０００６】
本発明は、以上の点に着目したもので、近接場光を有効に利用して情報を記録するとともに、記録媒体の３次元化にも対応することをその目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため、本発明は、誘電体層上に情報を記録する記録層を形成するとともに、この記録層上に、誘電体中にナノ粒子を分散したナノ層を形成し、前記ナノ層にレーザ光を照射したときに前記ナノ粒子周辺に形成される近接場光を利用して、前記記録層に情報を記録することを特徴とする。あるいは、前記近接場光の他にプラズモンを補助的に利用して、前記記録層に情報を記録することを特徴とする。主要な形態の一つは、前記情報の記録が、前記記録層の態変化ないし熱変形によって行われることを特徴とする。他の形態は、前記記録層の代わりに誘電体層に情報を記録することを特徴とする。
【０００８】
他の主要な形態は、前記ナノ粒子の粒径が、１nm〜８０nmであることを特徴とする。あるいは、前記ナノ粒子が、金属もしくは半導体のいずれかであることを特徴とする。更に他の形態は、前記誘電体層を、強誘電体によって形成したことを特徴とする。更に他の形態は、前記いずれかに記載の光記録媒体を積層したことを特徴とする。本発明の前記及び他の目的，特徴，利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、誘電体中にナノ粒子を分散させるとともに、このナノ粒子にレーザ光を照射して得られる近接場光やプラズモンを利用して情報記録を行うので、記録媒体の３次元化が可能となり、記録密度の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１を参照しながら本発明の実施例１を説明する。図１(A)には、本実施例の光記録媒体１０の積層構造が示されており、基板１２上に、誘電体層１４，記録層１６，ナノ粒子層ないしナノ・ドット層（以下単に「ナノ層」という）１８，保護層２０が順に積層された構成となっている。
【００１２】
以上の各部のうち、基板１２としては、ガラス，Ｓｉウエハなどが使用される。誘電体層１４は、プラズモンを効果的に利用するためのもので、ＳｉＯ２，ＴｉＯ２，ＺｎＳ−ＳｉＯ２などの材料によって、例えばスパッタリングで形成される。この誘電体層１４としては、前記効果を強める観点から、強誘電体によって形成することが好ましい。記録層１６は、近接場光やプラズモン（電子波）によって相変化や熱変形などが生ずることで情報を記録するためのもので、例えば、ＧｅＳｂＴｅによってスパッタリングで形成されている。
【００１３】
ナノ層１８は、誘電体１８Ａ中に、ナノ粒子ないしナノ・ドット（以下「ナノ粒子」と総称する）１８Ｂが分散した構成となっており、記録時の熱により変化が生じないように、無機材料を使用して形成する。例えば、誘電体１８ＡとしてＳｉＯ２などを用い、ナノ粒子１８Ｂとして銀や金などの金属や半導体の粒子を使用する。ナノ粒子１８Ｂの粒径としては、近接場光の生成やプラズモン共鳴の観点から、１nm〜８０nmが好適である。
【００１４】
ナノ層１８は、熱変形を抑制するため、例えばナノ・コンポジット法によって作製される。すなわち、図１(B)に示すように、まず誘電体層１８Ａａを形成し、その表面に、平均直径２５nmのナノ粒子ドメイン１８Ｂａを形成する。次に、誘電体層１８Ａｂを形成し、その表面にナノ粒子ドメイン１８Ｂｂを形成する。このような操作を繰り返すことで、ナノ層１８が形成される。本例では、ナノ粒子ドメインが３層に形成されている。ナノ層１８の主面上には、ＳｉＮ，ＡｌＮ，ＴｉＯ２，ＺｎＯなどによりスパッタやスピンコートなどの方法で保護層２０が形成される。
【００１５】
本実施例では、ディスク内で近接場光を発生させる手段として、ナノ層１８が設けられている。矢印ＦＡで示すように、レーザ光をナノ層１８に照射すると、ナノ粒子１８Ｂ付近で近接場光やプラズモン（励起子）共鳴が生ずる。これらのうち、近接場光は、誘電体層１４によって矢印ＦＢ方向に引き出され、記録層１６に入射する。一方、ナノ層１８は、ナノ・コンポジット法により形成されており、熱による変形が少ない。このため、プラズモン共鳴による熱的影響も記録層１６に達するようになる。このように、本実施例では、近接場光による吸着場の効果と、プラズモン共鳴による熱的効果が記録層１６に作用するようになる。このとき、ナノ粒子１８Ｂの粒子間距離を変化させて最適化しつつ、かつ、プラズモン共鳴が発生させやすい材料を使用することで、熱変形の影響を排除しつつ、良好な記録を行うことができる。図示の例では、記録層１６の態変化ないし熱変形によってマーク１６Ａが形成される。
【００１６】
以上のように、本実施例によれば、ナノ層１８によって近接場光及びプラズモンを生成する。近接場光は、誘電体層１４により局在光として伝播し、記録層１６に入射する。記録層１６に、プラズモン共鳴による影響を受けやすい記録補助作用ないし記録促進作用のある記録材料を使用することで、近接場光やプラズモン共鳴の作用を利用して記録層１６に情報が記録される。近接場光を利用するので、伝播光の回折限界よりも小さな記録を安定して行うことが可能となる。
【００１７】
本実施例のサンプルを作製し、このサンプルにレーザ光を照射して情報を記録し、記録後の状態をＳＥＭ及びＴＥＭで観察したところ、記録痕を確認することができた。
【実施例２】
【００１８】
次に、本発明の実施例２について説明する。本実施例は、図２に示すように、実施例１の光記録媒体を２層積層した構成となっている。すなわち、光記録媒体４０上に、中間層５０を介して、光記録媒体６０を形成したものである。下層の光記録媒体４０は、基板４２，誘電体層４４，記録層４６，ナノ層４８を、前記実施例１と同様に積層した構成となっている。上層の光記録媒体６０は、誘電体層６２，記録層６４，ナノ層６６，保護層６８を、前記実施例１と同様に積層した構成となっている。これらの光記録媒体４０，６０は、例えばＵＶ樹脂によって形成された中間層５０によって積層されている。
【００１９】
下層の光記録媒体４０の記録層４６に情報を記録（マーク４６Ａを形成）するときは、ナノ層４８に合焦するようにレーザ光を照射すればよい（矢印ＦＣ参照）。また、上層の光記録媒体６０の記録層６４に情報を記録（マーク６４Ａを形成）するときは、ナノ層６６に合焦するようにレーザ光を照射すればよい（矢印ＦＤ参照）。本実施例についても、同様にサンプルを試作し、前記実施例１と同様の観察を行ったところ、記録痕を確認することができた。
【実施例３】
【００２０】
次に、本発明の実施例３について説明する。本実施例は、記録層を設けない例である。図３に積層構造を示すように、本実施例の光記録媒体７０は、基板７２上の誘電体層７４に、記録層を介することなくナノ層７６が形成されており、このナノ層７６上には保護層７８が形成されている。すなわち、前記実施例１から記録層を除いた積層構造となっている。前記誘電体層７４は、例えば、強誘電体であるチタン酸バリウムによって形成されている。
【００２１】
レーザ光がナノ層７６に入射すると（矢印ＦＥ参照）、誘電体７６Ａ中のナノ粒子７６Ｂの周辺で近接場光やプラズモンが発生するが、本実施例では、誘電体層７４が強誘電体であるチタン酸バリウムであるため、ナノ層７６で生成・増強されたプラズモン共鳴の効果で、誘電体層７４が熱的に変形するようになる。これにより、誘電体層７４に情報を記録（マーク７４Ａを形成）することができる。
【実施例４】
【００２２】
次に、本発明の実施例４について説明する。上述した実施例３では、ナノ粒子を誘電体中に分散させたが、本実施例では、誘電体層表面にナノ粒子を作製している。すなわち、図４に示すように、光記録媒体８０の基板８２上には誘電体層８４が形成されており、その表面にナノ層８６，保護層８８が順に積層形成されている。ナノ層８６は、誘電体層８４の表面にナノ粒子８６Ｂが形成されており、それらを覆うように誘電体８６Ａが設けられた構成となっている。この実施例でも、前記図３の実施例３と同様に、レーザ光がナノ層８６に入射すると（矢印ＦＦ参照）、誘電体層８４の表面側がナノ粒子８６Ｂから生じたプラズモンによって熱変形し、これによって情報が記録（マーク８４Ａが形成）される。
【実施例５】
【００２３】
次に、本発明の実施例５について説明する。本実施例の光記録媒体９０は、図５に示すように、実施例１で示したナノ層１８の上下に誘電体層９２，９４をそれぞれ設けた構成となっている。このように、ナノ層１８に近接して誘電体層９２，９４を設けると、それらの膜厚によって光学的な調整と熱的な調整を行うことができるようになる。
【００２４】
［他の実施例］
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることができる。例えば、以下のものも含まれる。
(1)前記実施例で示した材料や製造方法は、いずれも一例であり、同様の作用を奏する公知の材料や製造方法を適用してよい。
(2)前記実施例では、基板の一方の面に各層を形成したが、基板の両面に各層を形成してもよい。また、前記図２の例では、光記録媒体が２層となっているが、更に多層構造とすることを妨げるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明によれば、誘電体中にナノ粒子を分散させるとともに、このナノ粒子にレーザ光を照射して得られる近接場光やプラズモンを利用して情報記録を行うので、記録媒体の３次元化に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施例１の積層構造を示す主要断面図である。
【図２】本発明の実施例２の積層構造を示す主要断面図である。
【図３】本発明の実施例３の積層構造を示す主要断面図である。
【図４】本発明の実施例４の積層構造を示す主要断面図である。
【図５】本発明の実施例５の積層構造を示す主要断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０：光記録媒体
１２：基板
１４：誘電体層
１６：記録層
１６Ａ：マーク
１８：ナノ層
１８Ａ：誘電体
１８Ａａ：誘電体層
１８Ａｂ：誘電体層
１８Ｂ：ナノ粒子
１８Ｂａ：ナノ粒子ドメイン
１８Ｂｂ：ナノ粒子ドメイン
２０：保護層
４０，６０：光記録媒体
４２：基板
４４：誘電体層
４６：記録層
４６Ａ：マーク
４８：ナノ層
５０：中間層
６０：光記録媒体
６２：誘電体層
６４：記録層
６４Ａ：マーク
６６：ナノ層
６８：保護層
７０：光記録媒体
７２：基板
７４：誘電体層
７４Ａ：マーク
７６：ナノ層
７６Ａ：誘電体
７６Ｂ：ナノ粒子
７８：保護層
８０：光記録媒体
８２：基板
８４：誘電体層
８４Ａ：マーク
８６：ナノ層
８６Ａ：誘電体
８６Ｂ：ナノ粒子
８８：保護層
９０：光記録媒体
９２，９４：誘電体層
【図１】
2006099887.tif 000003
【図２】
2006099887.tif 000004
【図３】
2006099887.tif 000005
【図４】
2006099887.tif 000006
【図５】
2006099887.tif 000007