DE69024571T2

DE69024571T2 - Informationsverarbeitungsverfahren und -vorrichtung

Info

Publication number: DE69024571T2
Application number: DE69024571T
Authority: DE
Inventors: Ken Eguchi; Hisaaki Kawade; Hiroshi Matsuda; Kunihiro Sakai; Osamu Takamatsu; Toshihiko Takeda; Yoshihiro Yanagisawa
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-09-07
Filing date: 1990-09-06
Publication date: 1996-06-13
Anticipated expiration: 2010-09-07
Also published as: US5182724A; DE69024571D1; EP0416920B1; EP0416920A3; EP0416920A2

Description

Diese Erfindung betrifft ein Informationsverarbeitungsverfahren und eine Informationsverarbeitungsvorrichtung, mit denen Aufzeichnung und Wiedergabe mit hoher Dichte und hoher Genauigkeit durchgeführt werden können und auch Löschung von Informationen mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden kann.
In den letzten Jahren bilden die Anwendungen von Speichermaterialien den Kern von Produkten der Elektronikindustrie wie z.B. von Rechnern und damit zusammenhängenden Geräten, Bildplatten, Digitalschallplatten usw., und Entwicklungen ihrer Materialien sind rege vorangetrieben worden. Als Leistungen, die von Speichermaterialien verlangt werden und die sich in Abhängigkeit von den Anwendungen unterscheiden können, können im allgemeinen die folgenden erwähnt werden:
(1) hohe Dichte und große Aufzeichnungskapazität;
(2) hohe Ansprechgeschwindigkeit bei Aufzeichnung und Wiedergabe;
(3) geringer Energieverbrauch;
(4) hohe Produktivität und niedrige Kosten usw.
In der Vergangenheit sind überwiegend Halbleiterspeicher oder Magnetspeicher verwendet worden, bei denen als Ausgangsmaterialien magnetische Werkstoffe oder Halbleiter eingesetzt werden, jedoch ist in den letzten Jahren mit dem Fortschritt der Lasertechnik als optischer Speicher ein Aufzeichnungsträger in das Fachgebiet eingeführt worden, der durch Anwendung einer organischen Dünnschicht, z.B. eines organischen Farbstoffs, eines Photopolymers, niedrige Kosten und eine hohe Dichte hat.
Andererseits ist vor kurzem ein Raster-Tunnelmikroskop (nachstehend mit RTM abgekürzt) entwickelt worden, mit dem die Elektronenstruktur des Oberflächenatoms eines Leiters direkt beobachtet wird [G. Binnig u.a., Helvetica Physica Acta, 55, 726 (1982)], wodurch es unabhängig davon, ob sie einkristallin oder amorph sind, möglich geworden ist, Bilder des wirklichen Raumes mit hoher Auflösung zu messen. Es hat außerdem den Vorteil, daß die Beobachtung mit niedriger Energie erfolgen kann, ohne daß eine Schädigung des Mediums durch Strom verursacht wird, und es kann ferner an der Luft betätigt und deshalb für verschiedene Materialien angewendet werden. Aus solchen Gründen ist ein weites Anwendungsfeld erwartet worden.
Bei RTM wird das Phänomen ausgenutzt, daß ein Tunnelstrom fließt, wenn bewirkt wird, daß sich eine Sonde aus einem Metall (Sondenelektrode) und eine elektrisch leitende Substanz auf einen Abstand von etwa 1 nm annähern, während dazwischen eine Spannung angelegt wird. Dieser Strom ist gegenüber der Änderung des Abstandes zwischen der Sonde und der Substanz sehr empfindlich, und es ist möglich, die Oberflächenstruktur des wirklichen Raumes zu zeichnen und gleichzeitig verschiedene Informationen, die die gesamte Elektronenwolke der Oberflächenatome betreffen, auszulesen, indem eine Abtastung mit der Sonde derart durchgeführt wird, daß der Tunnelstrom konstant gehalten wird. In diesem Fall beträgt die Auflösung in der interplanaren Richtung etwa 1 Å. Infolgedessen können durch Anwendung des RTM-Prinzips Aufzeichnung und Wiedergabe mit hoher Dichte ausreichend in atomarer Größenordnung (einige Å) durchgeführt werden. Als Aufzeichnungs- und Wiedergabeverfahren sind in diesem Fall das Verfahren, bei dem die Aufzeichnung durchgeführt wird, indem der Oberflächenzustand einer geeigneten Aufzeichnungsschicht durch Anwendung von elektromagnetischen Wellen mit hoher Energie wie z.B. Strahlungsteilchen (Elektronenstrahl, Ionenstrahl) oder Röntgenstrahlen usw. und energiereichen Strahlen wie z.B. sichtbarem Licht, UV-Strahlen usw. verändert wird und die Wiedergabe durch RTM durchgeführt wird (Japanische Offengelegte Patentanmeldung Nr. 63-204531), oder das Verfahren, bei dem als Aufzeichnungsschicht ein Material, das in bezug auf das Schaltverhalten gegenüber Spannung oder Strom einen Speicher- bzw. Gedächtniseffekt (Memoryeffekt) hat, wie z.B. eine Dünnschicht aus einer organischen Verbindung des π-Elektronentyps oder einem Chalkogenid verwendet wird und Aufzeichnung und Wiedergabe unter Anwendung von RTM durchgeführt werden usw. (Japanische Offengelegte Patentanmeldungen Nrn. 63-161552, 63-161553) vorgeschlagen worden.
Alle diese Verfahren sind zweifellos Ansätze, die eine Aufzeichnung mit hoher Dichte ermöglichen und die Eigenschaften von RTM ausnutzen, jedoch hängt solch eine höhere Verdichtung in hohem Maße von der Genauigkeit der Abtastung und von der Genauigkeit der Steuerung der Position der Sondenelektrode in der interplanaren Richtung der Aufzeichnungsoberfläche (X-Y-Richtungen) ab. Zur Zeit ist ein Feinbewegungsmechanismus für eine Sondenelektrode (Feineinstellungsmechanismus) einer, bei dem ein piezoelektrischer Stellantrieb unter Anwendung eines piezoelektrischen Elements angewandt wird, jedoch gibt es das Problem der Hysterese eines piezoelektrischen Körpers, die eine höhere Verdichtung der Aufzeichnung behindert. Ferner ist der Mechanismus zur Feineinstellung der Sondenelektrode oder zur Abtastung mit einer Sondenelektrode in den X-Y-Richtungen im allgemeinen bezüglich der Rechtwinkligkeit der X-Achse und Y- Achse nicht unbedingt zufriedenstellend. Mit anderen Worten, es ist in bezug auf die Feineinstellung der Sondenelektrode oder auf die Reproduzierbarkeit der Position der Sondenelektrode während Aufzeichnung und Wiedergabe ein Problem vorhanden. Als Mittel zur Lösung so eines Problems kann man sich vorstellen, daß eine Skale hergestellt wird, die die Bezugsskale bezüglich der Position und der Richtung auf dem Aufzeichnungsträger wird, aus solch einem Maßstab die Information, die die Position und die Richtung betrifft, ermittelt wird und Aufzeichnung und Wiedergabe in der Position, die der ermittelten Positionsinformation entspricht, durchgeführt werden. So ein Verfahren ist bei dem Videobandaufzeichnungs- und -wiedergabesystem und auch bei dem Aufzeichnungssystem, das heutzutage im allgemeinen dem System zur Aufzeichnung mit hoher Dichte zugeordnet wird, wie z.B. bei optischen (Speicher)platten oder optischen (Speicher)karten angewandt worden. In diesem Fall müssen natürlich wegen der damit verbundenen höheren Verdichtung und feineren Aufzeichnung feinere Informationen eingeschrieben und ermittelt werden. Solche Mittel zur Feinermittlung der Position können das optische Verfahren, das magnetische Verfahren oder das elektrostatische Verfahren mit Kapazitätssystem einschließen, und unter ihnen ist das optische Verfahren, bei dem das Prinzip der Gitterinterferenz angewandt wird, eines, mit dem die höchste Auflösung erzielt werden kann. Bei diesem Verfahren wird ein monochromatisches Licht auf ein Beugungsgitter als Bezugsskale auftreffen gelassen, wird das ± primäre gebeugte Licht zusammengefügt und interferieren gelassen, wird das erhaltene helle und dunkle kohärente Licht durch einen Photodetektor photoelektrisch umgewandelt und wird aus der Helligkeit und Dunkelheit des kohärenten Lichts der Betrag der relativen Abweichung zwischen dem optischen System und der Bezugsskale ermittelt.
Bei dem vorstehend erwähnten bekannten Beispiel wird die Leistungsfähigkeit (Auflösungsvermögen) des Verfahrens zur optischen Positionsermittlung durch Gitterinterferenz jedoch hauptsächlich durch den Gitterabstand festgesetzt, und es ist wichtig, wie er mit guter Genauigkeit hergestellt und ermittelt werden kann; bei dem Feinstbearbeitungsverfahren unter den gegenwärtigen Umständen (Zeichnen einer Struktur mit einem Elektronenstrahl oder Ionenstrahlbearbeitung) ist eine Genauigkeit von höchstens 0,01 µm (=100 Å) der Grenzwert, und auch bei dem Erfassungsverfahren (optisches Überlagerungsverfahren) ist ein Auflösungsvermögen von 0,01 µm der Grenzwert.
Aufzeichnung und Wiedergabe durch Anwendung von RTM haben infolgedessen das Problem mit sich gebracht, daß die Genauigkeit merklich geringer ist und ferner für die Gitterherstellung komplizierte Schritte erforderlich sind.
Aus diesem Grund ist für die Aufzeichnung und Wiedergabe durch Anwendung von RTM ein Vorschlag gemacht worden, bei dem zur (Spuren)verfolgung ein Atomabstand ausgenutzt wird, der auf der regelmäßigen Atomanordnung in der Ebene des Aufzeichnungsträgers basiert (Japanische Offengelegte Patentanmeldungen Nrn. 1- 53363 und 1-53364). Was den Vorschlag in der Japanischen Offengelegten Patentanmeldung Nr. 1-53363 anbetrifft, so sind jedoch die Stelle für die Ermittlung der Koordinatenachse und die Stelle für die Durchführung von Aufzeichnung und Wiedergabe verschieden und werden die Vorgänge an beiden Stellen mit einer Sondeneinrichtung durchgeführt, die aus einer oder mehr als einer Sonde besteht, wobei es jedoch bezüglich der Genauigkeit der Steuerung der Sondeneinrichtung ein Problem gibt, das darauf zurückzuführen ist, daß sie sich zwischen der Stelle für die Positionsermittlung einerseits und der Stelle für Aufzeichnung oder Wiedergabe andererseits bewegt, wobei sich diese Bewegung in der Genauigkeit der Ermittlung der Aufzeichnungs- und der Wiedergabeposition nachteilig widerspiegelt. Was andererseits den Vorschlag in der Japanischen Offengelegten Patentanmeldung Nr. 1-53364 anbetrifft, so ist das Problem vorhanden, daß die Vorrichtung kompliziert ist, weil eine Sonde für die Ermittlung der Koordinatenachse und eine Sonde für die Durchführung von Aufzeichnung und Wiedergabe unabhängig erforderlich sind.
Es wird auf EP-A 0 412 850 Bezug genommen, die einen Aufzeichnungsträger offenbart, der hergestellt wird, indem auf einem Substrat eine Bestrahlung mit einem Elektronenstrahl entsprechend einem bestimmten Strukturmuster vorgenommen wird, wonach auf das Substrat ein Metall aufgedampft wird, um eine Spur zu bilden, die ultrafeine Teilchen des Metalls umfaßt, ferner auf dem Substrat eine Metallschicht bereitgestellt wird und auf der Metallschicht eine Aufzeichnungsschicht bereitgestellt wird; diese Schrifttumsstelle gehört zu Artikel 54(3) EPÜ.
Es wird auch auf EP-A 0 325 056 Bezug genommen, die eine Vorrichtung zur digitalen Datenspeicherung offenbart, die eine leitfähige Sonde umfaßt, deren Spitze von einer ebenen Speicheroberfläche, die einem Fluid ausgesetzt ist, das eine Vielzahl von einzeln anfügbaren Molekülen enthält, einen geringen Abstand hat und relativ dazu beweglich ist. Die Sonde wird selektiv mit Impulsen angesteuert, um zu bewirken, daß Moleküle aus dem Fluid eingefangen und entfernbar an ausgewählte Stellen an der erwähnten Oberfläche angefügt werden, um an den erwähnten Stellen Datenbits in Form von Oberflächenunregelmäßigkeiten einzuschreiben.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einem elektrischen System zur Aufzeichnung, Wiedergabe und Löschung mit hoher Dichte, bei dem eine Sondenelektrode angewendet wird, ein Informationsverarbeitungsverfahren bereitzustellen, das Aufzeichnung und Wiedergabe von Informationen mit hoher Dichte und hoher Genauigkeit durchführen kann und auch eine Löschung der Informationen mit hoher Genauigkeit durchführen kann, indem eine Positionsermittlungsfunktion und eine Positionssteuerungsfunktion, die eine hohe Genauigkeit haben, eingeführt werden.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Informationsverarbeitungsvorrichtung bereitzustellen, die Aufzeichnung, Wiedergabe und Löschung durchführt und dennoch einen geringeren Wiedergabefehler hat.
Die vorstehend erwähnten Aufgaben können durch die vorliegenden Erfindungen wie nachstehend angegeben gelöst werden.
Gemäß der Erfindung wird ein Informationsverarbeitungsverfahren bereitgestellt, bei dem ein Aufzeichnungsträger bereitgestellt wird, der eine Aufzeichnungsschicht hat, die auf einem Elektrodensubstrat, das innerhalb seiner ebenen Oberfläche eine regelmäßige atomare Struktur hat, bereitgestellt ist; auf dieser regelmäßigen Struktur des Substrats unter Anwendung einer Sondeneinrichtung durch die Aufzeichnungsschicht hindurch eine Position ermittelt wird; in einer gewünschten Position auf der Aufzeichnungsschicht, die der ermittelten Position entspricht, mindestens einer der Vorgänge der Aufzeichnung, Wiedergabe und Löschung von Informationen durchgeführt wird und die erwähnte Sondeneinrichtung unter Anwendung eines Tunnelstromes zwischen der Sonde und dem Substrat längs eines vorgegebenen Weges geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß a) der Vorgang der Ermittlung der Position auf der regelmäßigen Struktur des Substrats durchgeführt wird, indem zwischen der Sondeneinrichtung und dem Substrat eine erste Spannung angelegt wird, und b) der Vorgang der erwähnten Aufzeichnung, Wiedergabe oder Löschung der erwähnten Informationen durchgeführt wird, indem zwischen der Sondeneinrichtung und dem Substrat eine zweite Spannung, die eine andere Amplitude hat, angelegt wird, wobei die erwähnte Sondeneinrichtung während des Positionsermittlungsvorgangs und des Aufzeichnungs-, Wiedergabe- oder Löschvorgangs, die diskontinuierlich erfolgen, längs des erwähnten Weges gehalten wird.
Ferner wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Informationsverarbeitungsverfahren bereitgestellt, bei dem ein Aufzeichnungsträger bereitgestellt wird, der eine Aufzeichnungsschicht hat, die auf einem Elektrodensubstrat, das innerhalb seiner ebenen Oberfläche eine regelmäßige atomare Struktur hat, bereitgestellt ist, auf dieser regelmäßigen Struktur des Substrats unter Anwendung einer ersten Sonde durch die Aufzeichnungsschicht hindurch eine Position ermittelt wird, in einer gewünschten Position auf der Aufzeichnungsschicht, die der ermittelten Position entspricht, unter Anwendung einer zweiten Sonde mindestens einer der Vorgänge der Aufzeichnung, Wiedergabe und Löschung von Informationen durchgeführt wird und die erwähnte erste und zweite Sonde unter Anwendung eines Tunnelstromes zwischen der Sonde und dem Substrat längs jeweiliger vorgegebener Wege geführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß a) der Vorgang der Ermittlung der Position auf der regelmäßigen Struktur des Substrats durchgeführt wird, indem zwischen der Sondeneinrichtung und dem Substrat eine erste Spannung angelegt wird, und b) der Vorgang der erwähnten Aufzeichnung, Wiedergabe oder Löschung der erwähnten Informationen durchgeführt wird, indem zwischen der zweiten Sonde und dem Substrat eine zweite Spannung, die eine andere Amplitude hat, angelegt wird, wobei die erwähnten Sonden während des Positionsermittlungsvorgangs und des Aufzeichnungs-, Wiedergabe- oder Löschvorgangs, die gleichzeitig erfolgen, längs der erwähnten Wege gehalten werden.
Des weiteren wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Informationsverarbeitungsvorrichtung mit einem Aufzeichnungsträger, der mit einer Aufzeichnungsschicht versehen ist, die sich auf einem Elektrodensubstrat, das innerhalb seiner ebenen Oberfläche eine regelmäßige atomare Struktur hat, befindet; einer Sondeneinrichtung, die mindestens eine Sonde für den Vorgang der durch die Aufzeichnungsschicht hindurch erfolgenden Ermittlung einer Position auf der erwähnten regelmäßigen Struktur des Substrats und für die Durchführung mindestens eines der Vorgänge der Aufzeichnung, Wiedergabe und Löschung von Informationen in einer gewünschten Position auf der Aufzeichnungsschicht, die der ermittelten Position entspricht, einschließt; und einer Steuereinrichtung, die dazu dient, die erwähnte Sondeneinrichtung unter Anwendung eines Tunnelstromes zwischen der Sonde und dem Substrat längs eines vorgegebenen Weges zu führen, bereitgestellt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Anlegen von Spannung bereitgestellt ist, die dazu dient, a) zwischen der Sondeneinrichtung und dem Substrat eine erste Spannung anzulegen, um den Vorgang der Ermittlung der Position auf der regelmäßigen Struktur des Substrats zu bewirken, und b) zwischen der Sondeneinrichtung und dem Substrat eine zweite Spannung, die eine andere Amplitude hat, anzulegen, um einen der erwähnten Vorgänge der Aufzeichnung, Wiedergabe oder Löschung zu bewirken, und daß die erwähnte Steuereinrichtung dafür bestimmt ist, die erwähnte Sondeneinrichtung während des Positionsermittlungsvorgangs und des Aufzeichnungs-, Wiedergabe- oder Löschvorgangs, die diskontinuierlich erfolgen, längs des erwähnten vorgegebenen Weges zu halten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird auch eine Informationsverarbeitungsvorrichtung mit einem Aufzeichnungsträger, der mit einer Aufzeichnungsschicht versehen ist, die sich auf einem Elektrodensubstrat, das innerhalb seiner ebenen Oberfläche eine regelmäßige atomare Struktur hat, befindet; einer Sondeneinrichtung, die an Positionen, die dem erwähnten Aufzeichnungsträger gegenüberliegen, mehr als eine Sondenelektrode für den Vorgang der durch die Aufzeichnungsschicht hindurch erfolgenden Ermittlung einer Position auf der erwähnten regelmäßigen Struktur des Substrats und für die Durchführung mindestens eines der Vorgänge der Aufzeichnung, Wiedergabe und Löschung von Informationen in einer gewünschten Position auf der Aufzeichnungsschicht, die der ermittelten Position entspricht, hat; und einer Steuereinrichtung, die dazu dient, die erwähnte Sondeneinrichtung unter Anwendung eines Tunnelstromes zwischen der Sonde und dem Substrat längs eines vorgegebenen Weges zu führen, bereitgestellt, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Sonde dazu dient, auf der erwähnten regelmäßigen Struktur des Elektrodensubstrats durch die erwähnte Aufzeichnungsschicht hindurch eine Position zu ermitteln, und eine zweite Sonde dazu dient, in einer gewünschten festgelegten Position auf der Aufzeichnungsschicht, die der ermittelten Position entspricht, eine Aufzeichnung von Informationen auf der Aufzeichnungsschicht, eine Wiedergabe von aufgezeichneten Informationen oder eine Löschung von aufgezeichneten Informationen durchzuführen, daß eine erste und eine zweite Einrichtung zum Anlegen von Spannung bereitgestellt sind, die dazu dienen, an die erwähnte erste bzw. zweite Sonde Spannungen mit verschiedenen Amplituden anzulegen, wobei diese Spannungen zwischen der ersten Sondenelektrode und dem Elektrodensubstrat und zwischen der zweiten Sondenelektrode und dem Elektrodensubstrat angelegt werden, und daß die erwähnte Steuereinrichtung dafür bestimmt ist, die erwähnte Sondeneinrichtung während des Positionsermittlungsvorgangs und des Aufzeichnungs-, Wiedergabe- oder Löschvorgangs, die gleichzeitig erfolgen, längs des erwähnten vorgegebenen Weges zu halten.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Abbildung, die schematisch eine Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung zeigt, die bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung anzuwenden ist.
Fig. 2A ist eine Draufsicht des Aufzeichnungsträgers, der im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, und Fig. 2B ist seine Schnittzeichnung entlang A-A'.
Fig. 3 ist eine schematische Zeichnung, die die Aufzeichnungsposition an der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 4A ist eine Abbildung, die die Kurvenform der Schreibimpulsspannung zeigt, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung an die Aufzeichnungsschicht angelegt wird, und Fig. 4B ist eine Abbildung, die die Kurvenform der Impulsspannung zur Löschung der Informationen, die in die Aufzeichnungsschicht eingeschrieben worden sind, zeigt.
Fig. 5A ist eine Draufsicht eines anderen Aufzeichnungsträgers, der im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, und Fig. 5B ist seine Schnittzeichnung entlang A-A'.
Fig. 6 und Fig. 7 sind grundsätzliche Zeichnungen, die die Lagebeziehung zwischen der Koordinatenachse und der Aufzeichnungsposition der vorliegenden Erfindung zeigen.
Fig. 8 ist ein Blockdiagramm, das schematisch die Informationsverarbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 9 ist eine schematische Zeichnung, die eine Art der Lagebeziehung zwischen der Koordinatenachse und der Aufzeichnungsposition an der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 10 ist eine Abbildung, die die Kurvenform des elektrischen Impulses zeigt, der notwendig ist, um in dem Aufzeichnungsträger den EIN-Zustand zu bilden, der unter dem AUS-Zustand der vorliegenden Erfindung liegt.
Fig. 11 ist eine Abbildung, die die Kurvenform des elektrischen Impulses zeigt, der notwendig ist, um die auf der Aufzeichnungsschicht der vorliegenden Erfindung befindliche Stelle, die im EIN-Zustand ist, in den AUS-Zustand zurückzubringen.

NÄHERE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die Positionsermittlung im Rahmen der vorliegenden Erfindung nutzt das Phänomen aus, daß ein Tunnelstrom fließt, der von der Austrittsarbeit der elektrisch leitenden Substanz abhängig ist, wenn ähnlich wie bei der Aufzeichnung und Wiedergabe von Informationen bewirkt wird, daß sich eine elektrisch leitende Sonde (Sondenelektrode) und eine elektrisch leitende Substanz auf einen Abstand von etwa 1 nm zwischen den beiden annähern, während dazwischen eine Vorspannung angelegt wird. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist die Aufzeichnungsschicht auf einem Substrat (Elektrodensubstrat) gebildet, jedoch kann durch geeignete Einstellung der Beobachtungsbedingungen der Elektronenzustand des Substrats, das eine elektrisch leitende Substanz ist, auch in dem Fall direkt beobachtet werden, daß sich zwischen der Sondenelektrode und dem Substrat eine Aufzeichnungsschicht befindet. Dadurch, daß dies ausgenutzt wird, wird bei einem Aufzeichnungsträger, der eine regelmäßige Atomanordnung an der Substratoberfläche oder einen willkürlich gebildeten Bezugs-Ausgangspunkt hat, eine Lagekoordinate eingeführt, die auf dieser regelmäßigen Atomanordnung oder auf dem Bezugs-Ausgangspunkt basiert, und die Änderung des charakteristischen Tunnelstroms, die so einer Lagekoordinate entspricht, wird ermittelt, wodurch die Position ermittelt wird. Zur gleichen Zeit wird auf der Grundlage der Ergebnisse solch einer Positionsermittlung die Aufzeichnungs-, Wiedergabe- oder Löschposition auf der Aufzeichnungsschicht, die eine relative Lagebeziehung zu dem Lagekoordinatensystem zeigt, festgelegt, und zwar gleichzeitig mit einer Positionssteuerung der Sondenelektrode zu der Aufzeichnungs-, Wiedergabe- oder Löschposition.
Fig. 6 zeigt ein schematisches Diagramm, das die Lagebeziehung zwischen der Koordinatenachse und der Aufzeichnungsposition zu dieser Zeit zeigt, d.h., die Positionsinformation (A bis I) als Maß auf der Koordinatenachse hat stets eine relative Lagebeziehung (A-A' usw.) zu den Aufzeichnungspositionen (A' bis I'). Infolgedessen können die Aufzeichnungspositionen A' bis I' durch Ermittlung der Positionsinformationen A bis I unbedingt festgelegt werden. In diesem Fall ist es nicht erforderlich, daß die jeweiligen Punkte auf der Koordinatenachse (Skale) eindeutige relative Lagen einnehmen. Wie in Fig. 7 gezeigt ist, können die Aufzeichnungspositionen, die der Positionsinformation A entsprechen, beispielsweise auch in einer Anzahl von mehr als eins wie z.B. A'', A''', ... außer A' vorhanden sein. Eine eindeutige Beziehung (1:1-Übereinstimmung) ist natürlich im Hinblick auf Genauigkeit erwünscht. Ferner muß die Koordinatenachse nicht eine einzige sein, sondern kann mehr als eine Achse angewendet werden, und sie muß im übrigen nicht eindimensional sein, sondern kann auch zweidimensional sein (Netzwerksystem). In diesem Fall sind auch die Aufzeichnungspositionen entsprechend den jeweiligen Gitterpunkten des zweidimensionalen Koordinatensystems zweidimensional angeordnet.

< Koordinatenachse>

Die Koordinatenachse als das Positionsermittlungssystem, das im Rahmen der vorliegenden Erfindung anzuwenden ist, wird durch Anwendung der regelmäßigen Atomanordnung, die das Elektrodensubstrat besitzt, gebildet. Als Elektrodensubstrat, das so eine regelmäßige Atomanordnung hat, kann ein elektrisch leitendes Material, dessen Gitterkonstanten vorher bekannt gewesen sind, nämlich verschiedene Metalle oder Graphit-Einkristalle usw., verwendet werden. Da der Tunnelstrom, der im Rahmen der vorliegenden Erfindung anzuwenden ist, etwa in der Größenordnung von nA liegt, können die vorstehend erwähnten elektrisch leitenden Materialien im übrigen eine spezifische elektrische Leitfähigkeit von 10&supmin;¹&sup0; (Ω cm&supmin;¹) oder mehr haben, und deshalb können auch Einkristalle der sogenannten Halbleiter wie z.B. Silicium usw. verwendet werden. Unter ihnen werden als typische Beispiele Metallproben betrachtet. Nun ist bekannt, daß Elektronen durch die Potentialschwelle hindurchtunneln, wenn zwischen der Sondenelektrode und der vorstehend erwähnten Metallprobe, die voneinander einen Abstand Z haben, eine Spannung V, die niedriger als die Austrittsarbeit φ ist, angelegt wird. Wenn die Tunnelstromdichte JT durch Freie-Elektronen-Näherung ermittelt wird, kann sie wie folgt dargestellt werden:
JT = (βV/2πλZ)exp(-2Z/λ) ...(1)
worin λ = h/ [2mφ]: Dämpfungslänge der Wellenfunktion in Vakuum oder Luft außerhalb des Metalls
h = γ/2π γ: Plancksche Konstante
m: Elektronenmasse
β = e²/h e: Elektronenladung.
Wenn in der Formel (1) Z ein konstanter Wert von Z = Zc ist, ändert sich die Tunnelstromdichte JT in Abhängigkeit von der Austrittsarbeit φ der Standardatomanordnung. Wenn mit der Sondenelektrode eine Abtastung in irgendeiner gewünschten linearen Richtung auf der Oberfläche so einer Metallprobe durchgeführt wird, während Z = Zc beibehalten wird, ändert sich deshalb der Tunnelstrom der Metallatomanordnung folgend periodisch. Wenn hier ein Metall mit vorher bekannten Gitterkonstanten verwendet wird, erklärt sich der Atomanordnungszustand in irgendeiner gewünschten Richtung mit einem bestimmten Gitterpunkt auf irgendeiner gewünschten Kristalloberfläche selbst, und die Änderung des periodischen Tunnelstromes, die erhalten wird, wenn eine Abtastung mit der Sondenelektrode durchgeführt wird, kann ausreichend vorhergesagt werden. Wenn die Abtastrichtung der Sondenelektrode derart berichtigt wird, daß der vorhergesagte Wert so einer Änderung des Tunnelstromes einen Wert annehmen kann, der gleich dem gemessenen Wert der Änderung des Tunnelstromes ist, der durch tatsächliche Abtastung mit der Sondenelektrode erhalten wird, wird die Bewegung der Sondenelektrode deshalb eine Bewegung entlang der Atomanordnung der Probe. Mit anderen Worten, die Sondenelektrode bewegt sich auf der Koordinatenachse, wenn die Atomanordnung als Koordinatenachse betrachtet wird.
Als nächstes wird der Bezugs-Ausgangspunkt beschrieben. Wie vorstehend beschrieben wurde, kann auf dem Aufzeichnungsträger durch Anwendung einer atomaren Skale unter Ausnutzung einer regelmäßigen Atomanordnung ein bestimmtes Koordinatensystem eingestellt werden, jedoch kann in diesem Fall der Ausgangspunkt des Koordinatensystems nur schwer festgelegt werden. Wie schon beschrieben wurde, werden andererseits die Aufzeichnung und die Wiedergabe im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführt, indem die Änderung der Austrittsarbeit der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers in Form des Änderungsbetrages des Tunnelstromes ermittelt wird. Wenn der Oberflächenzustand irgendeiner gewünschten Position auf dem Aufzeichnungsträger künstlich verändert wird, wobei diese Position als Ausgangspunkt (Bezugs-Ausgangspunkt) eingeführt wird, kann infolgedessen auf dem Aufzeichnungsträger ein Koordinatensystem eingeführt werden, das sich auf die Position bezieht. In diesem Fall kann durch Bereitstellung mehr als eines Bezugs-Ausgangspunktes die Achsenrichtung so eines Koordinatensystems festgelegt werden. Ferner ist es durch Anwendung der vorher erwähnten atomaren Skale in Kombination wegen der eindeutigen Festlegung der Achsenrichtung des Koordinatensystems selbst in dem Fall, daß ein einziger Bezugs-Ausgangspunkt vorhanden ist, möglich, die absolute Koordinate auf der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers festzulegen. Durch Anwendung mehr als einer dieser Bezugsskalen wird auf jeden Fall die Genauigkeit in bezug auf die Positionsermittlung verbessert. Man kann sich vorstellen, daß der Bezugs-Ausgangspunkt eingeführt wird, indem auf der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers durch ein Verfahren wie Ätzen usw. eine Ungleichmäßigkeit bzw. Unebenheit gebildet wird oder indem auf der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers usw. durch ein Verfahren wie z.B. Ionenimplantation teilweise selektiv andere Atome angeordnet werden, jedoch haben diese unter den gegenwärtigen Umständen als Bezugs-Ausgangspunkt im Hinblick auf das Auflösungsvermögen von RTM alle eine schlechtere Genauigkeit und sollten deshalb zweckmäßig zu einer groben Erfassung der Positionen ausgenutzt werden. Unter den gegenwärtigen Umständen ist das Verfahren, bei dem in einen Teil der Aufzeichnungsoberfläche des Aufzeichnungsträgers vor der praktischen Durchführung einer Aufzeichnung gewünschter Informationen eine gewisse Information, die den Ausgangspunkt betrifft, eingeschrieben wird und solch ein Punkt zum Bezugs-Ausgangspunkt gemacht wird, in bezug auf die Genauigkeit und die Leichtigkeit der Herstellung ausgezeichnet.
Es sind geeignete Bedingungen notwendig, um die atomare Struktur des Elektrodensubstrats durch die Aufzeichnungsschicht hindurch unter Anwendung einer Sondenelektrode zu ermitteln.
Zunächst ist es erwünscht, daß die Dicke der Aufzeichnungsschicht so gering wie möglich ist und 1 µm oder weniger, vorzugsweise 500 Å oder weniger und vor allem 100 Å oder weniger beträgt.
Es ist im übrigen auch notwendig, geeignete Werte für die Vorspannung V, die zwischen der Sondenelektrode und dem Elektrodensubstrat anzulegen ist, und für die Tunnelstromdichte JT auszuwählen und anzuwenden.
Bisher ist noch keine vollständige Theorie zur Festlegung der optimalen Werte für diese Werte aufgestellt worden, jedoch ist es gemäß den Untersuchungen, die die Erfinder der vorliegenden Erfindung durchgeführt haben, erwünscht, daß von den nachstehend gezeigten Beziehungen zwischen dem Absolutwert V(sub) der Vorspannung, die zwischen der Sondenelektrode und dem Substrat angelegt wird, und dem Tunnelstrom JT(sub) bei der Ermittlung der atomaren Struktur des Substrats und dem Absolutwert V(ads) der Vorspannung, die zwischen der Sondenelektrode und dem Substrat angelegt wird, und dem Tunnelstrom JT(ads) bei der Ermittlung der Struktur (des Zustands) der Oberfläche der Aufzeichnungsschicht eine oder beide gültig sind:
V(sub) < V(ads)
JT(sub) JT(ads).
Spezielle Werte von V(sub) können 1 V oder weniger und vorzugsweise 500 bis 20 mV betragen.
Wie nachstehend beschrieben wird, muß V(sub) derart gewählt werden, daß sie einen Wert hat, bei dem durch Anlegen von Spannung keine Aufzeichnung oder Löschung von Informationen auf der Aufzeichnungsschicht eintreten kann, weil Aufzeichnung, Wiedergabe und Löschung alle elektrisch (durch Anlegen von Spannung) durchgeführt werden. Wenn die Aufzeichnungsschicht jedoch beispielsweise aus einem LB-Film gebildet ist, gibt es kein Problem, wenn sie 1 V oder weniger beträgt.
Was andererseits JT(sub) anbetrifft, so ändert sich der Wert von JT(sub) natürlich in Abhängigkeit von der Atomanordnung des Elektrodensubstrats, wenn eine Abtastung mit der Sondenelektrode durchgeführt wird, während Z in der Formel (1) bei einem konstanten Wert (Z = Zc) gehalten wird, jedoch sollte sein Mittelwert auf etwa 100 pA bis 10 nA und vorzugsweise auf etwa 500 pA bis 3 nA eingestellt werden.
Die vorstehend erwähnten Werte von V(sub) und JT(sub) zeigen lediglich ein Beispiel, und andere Bedingungen können anwendbar sein.
Wie vorstehend beschrieben wurde, ist es in dem Fall, daß ein Teil des Elektrodensubstrats oder das gesamte Elektrodensubstrat eine regelmäßige Atomanordnung hat und ferner sein Anordnungszustand schon bekannt ist, möglich, unter Ausnutzung der Kristallgitter so einer Atomanordnung auf der Aufzeichnungsschicht, die auf dem Elektrodensubstrat abgeschieden ist, ein X-Y-Koordinatensystem festzulegen, das eine eindeutige relative Beziehung zu der Koordinatenachse zeigt. Es ist erwünscht, daß die Aufzeichnungsstelle und die Positionsermittlungsstelle auf dem Aufzeichnungsträger voneinander getrennt sind.

< Aufzeichnungsträger>

Als Aufzeichnungsträger, der im Rahmen der vorliegenden Erfindung anzuwenden ist, kann einer angewandt werden, der ein Substrat (Elektrodensubstrat) und eine darauf bereitgestellte Aufzeichnungsschicht umfaßt und außerdem in der Strom-Spannungs- Kennlinie das Gedächtnisschaltphänomen (den elektrischen Gedächtnis- bzw. Memoryeffekt) zeigt.
Der elektrische Gedächtnis- bzw. Memoryeffekt, der im Rahmen der vorliegenden Erfindung erwähnt wird, bezieht sich auf mindestens zwei verschiedene Widerstandszustände, die dem Anlegen von Spannung entsprechen, wobei diese jeweiligen Zustände durch Anlegen einer Spannung oder eines Stromes, der den Schwellwert, durch den die elektrische Leitfähigkeit der Aufzeichnungsschicht verändert wird, überschreitet, frei ineinander überführbar sind, wobei diese jeweiligen erhaltenen Zustände unter der Voraussetzung, daß eine Spannung oder ein Strom angelegt wird, der den Schwellwert nicht überschreitet, ihre Zustände beibehalten können.
Spezielle Beispiele für das Material, das die Aufzeichnungsschicht bildet, können die einschließen, die nachstehend aufgeführt sind.
(1) Es können amorphe Halbleiter wie z.B. Oxidglas, Boratglas oder Chalkogenidglas, das Se, Te, As in Verbindung mit einem Element der Gruppe III, IV, V, VI des Periodensystems enthält, verwendet werden. Sie sind Eigenhalbleiter mit einem optischen Bandabstand Eg von 0,6 bis 1,4 eV oder einer elektrischen Aktivierungsenergie ΔE von etwa 0,7 bis 1,6 eV. Spezielle Beispiele für das Chalkogenidglas können den As-Se-Te-Typ, den Ge-As-Se- Typ, den Si-Ge-As-Te-Typ wie z.B. Si&sub1;&sub6;Ge&sub1;&sub4;As&sub5;Te&sub6;&sub5; (Indexzahlen bedeuten Atom-%) oder den Ge-Te-X-Typ oder Si-Te-X-Typ (X = geringe Menge eines Elements der Gruppe V, VI) wie z.B. Ge&sub1;&sub5;Te&sub8;&sub1;Sb&sub2;S&sub2; usw. einschließen.
Ferner kann auch ein Chalkogenidglas des Ge-Sb-Se-Typs verwendet werden.
Bei der amorphen Halbleiterschicht, die die vorstehend erwähnte Verbindung hat, die auf der Elektrode abgeschieden ist, kann der elektrische Gedächtniseffekt des Aufzeichnungsträgers gezeigt werden, indem durch Anwendung einer Sondenelektrode senkrecht zu der Schichtoberfläche eine Spannung angelegt wird.
Als Verfahren zur Abscheidung so eines Materials können auf dem Fachgebiet bekannte Dünnschichtbildungsverfahren angewandt werden, damit die Aufgaben der vorliegenden Erfindung zufriedenstellend gelöst werden. Vorzuziehende Schichtbildungsverfahren können beispielsweise das Vakuumaufdampfungsverfahren und das Clusterionenstrahlverfahren einschließen. Der elektrische Gedächtniseffekt so eines Materials ist im allgemeinen bei einer Schichtdicke von einigen µm oder weniger beobachtet worden, jedoch wird vom Standpunkt der Gleichmäßigkeit oder der Aufzeichnungsfähigkeit eine Schichtdicke von 1 µm oder weniger und vor allem eine Schichtdicke von 500 Å oder weniger bevorzugt.
Ferner ist es vom Standpunkt des Aufzeichnungs-Auflösungsvermögens als Aufzeichnungsträger erwünscht, daß die Aufzeichnungsschicht so dünn wie möglich ist, und eine mehr vorzuziehende Schichtdicke liegt in dem Bereich von 30 Å bis 200 Å.
(2) Ferner können organische Halbleiterschichten, die eine elektronenaufnehmende Verbindung wie z.B. Tetracyanochinodimethan (TCNQ), TCNQ-Derivate wie z.B. Tetrafluortetracyanochinodimethan (TCNQF&sub4;), Tetracyanoethylen (TCNE) und Tetracyanonaphthochinodimethan (TNAP) usw. und ein Salz eines Metalls mit einem verhältnismäßig niedrigeren Reduktionspotential wie z.B. Kupfer, Silber usw. haben, die auf einer Elektrode abgeschieden sind, angewendet werden
Als Verfahren zur Bildung so einer organischen Halbleiterschicht kann das Verfahren der Vakuumaufdampfung der vorstehend erwähnten elektronenaufnehmenden Verbindung auf eine Elektrode aus Kupfer oder Silber angewandt werden.
Der elektrische Gedächtniseffekt so eines organischen Halbleiters ist bei einem, der eine Schichtdicke von ungefähr 10 µm oder weniger hat, beobachtet worden, jedoch ist einer, der eine Schichtdicke von 1 µm oder weniger und vor allem von 30 Å bis 500 Å hat, vom Standpunkt des Schichtbildungsvermögens und der Gleichmäßigkeit vorzuziehen.
(3) Ferner kann ein Aufzeichnungsträger angewendet werden, der ein auf eine Elektrode aufgeschichtetes Molekül hat, das in Kombination eine Gruppe mit π-Elektronenniveau und eine Gruppe nur mit -Elektronenniveau hat.
Beispiele für die Struktur des Farbstoffs, der ein geeignetes π- Elektronensystem hat, können Farbstoffe mit einem Porphyringerüst wie z.B. Phthalocyanin, Tetraphenylporphyrin usw., Farbstoffe des Azulentyps, die als verbindende Kette eine Squaryliumgruppe (von der Quadratsäure abgeleitet) und eine Krokonmethingruppe haben, dem Cyanintyp ähnliche Farbstoffe mit zwei Stickstoffatomen, die heterocyclische Ringe wie z.B. Chinolin, Benzothiazol, Benzoxazol usw., die durch Squaryliumgruppe und Krokonmethingruppe angebunden sind, enthalten, oder Cyaninfarbstoffe, kondensierte polycyclische Aromaten wie z.B. Anthracen und Pyren usw. und kettenförmige Verbindungen, die Polymere von aromatischen Ringen und heterocyclischen Ringen und Polymere von Diacetylengruppen umfassen, ferner Derivate von Tetracyanochinodimethan oder Tetrathiafulvalen und Homologe davon und Charge-transfer-Komplexe davon und ferner Metallkomplexverbindungen wie z.B. Ferrocen, Trisbipyridinrutheniumkomplexe usw. einschließen.
Zusätzlich zu den vorstehend erwähnten Materialien mit niedriger Molmasse können auch verschiedene Materialien mit hoher Molmasse verwendet werden.
Es können beispielsweise Additionspolymere wie z.B. Polyacrylsäurederivate usw., kondensierte Polymere wie z.B. Polyimid, Polyphenylen, Polythiophen usw., durch Ringöffnung erhaltene Polymere wie z.B. Polyamid usw. oder biologische Materialien mit hoher Molmasse wie z.B. Polypeptid, Bakteriorhodopsin usw. eingeschlossen sein.
Was die Bildung eines organischen Aufzeichnungsträgers anbetrifft, so ist im einzelnen auch die Anwendung des Aufdampfungsverfahrens, des Clusterionenstrahlverfahrens usw. möglich, jedoch ist unter den bekannten Verfahren das LB-Verfahren (Langmuir-Blodgett-Verfahren) wegen der Steuerbarkeit, der Leichtigkeit und der Reproduzierbarkeit sehr vorzuziehen.
Gemäß dem LB-Verfahren kann auf einem Substrat leicht ein monomolekularer Film aus einer organischen Verbindung, die in einem Molekül eine hydrophobe Stelle und eine hydrophile Stelle hat, oder ein aus solchen monomolekularen Filmen bestehender mehrlagiger (aufgebauter) Film gebildet werden, wodurch ein ultradünner organischer Film, der eine Dicke in molekularer Größenordnung hat und über eine große Fläche gleichmäßig und homogen ist, bereitgestellt werden kann.
Das LB-Verfahren ist ein Verfahren zur Herstellung eines monomolekularen Films oder eines daraus aufgebauten mehrlagigen Films, bei dem der Umstand ausgenutzt wird, daß im Fall von Molekülen, die in dem Molekül eine hydrophobe Stelle und eine hydrophile Stelle haben, unter der Bedingung, daß das Gleichgewicht zwischen den beiden Stellen (das amphiphile Gleichgewicht) ausreichend beibehalten wird, auf einer Wasseroberfläche eine Schicht aus einzelnen Molekülen (d.h. eine Schicht mit der Dikke eines einzelnen Moleküls) gebildet wird, wobei die hydrophilen Gruppen nach unten gerichtet sind.
Als Gruppe, die die hydrophobe Gruppe bildet, können verschiedene hydrophobe Gruppen wie z.B. gesättigte und ungesättigte Kohlenwasserstoffgruppen, kondensierte polycyclische aromatische Gruppen und kettenförmige polycyclische Phenylgruppen, die auf dem Fachgebiet allgemein weithin bekannt sind, angewendet werden. Diese bilden einzeln oder als Kombination mehr als einer davon den hydrophoben Teil. Andererseits sind hydrophile Gruppen, beispielsweise Carboxylgruppe, Estergruppe, Säureamidgruppe, Imidgruppe, Hydroxylgruppe und ferner Aminogruppe (primäre, sekundäre, tertiäre und quaternäre) usw., am typischsten für den Bestandteil, der den hydrophilen Teil bildet. Diese bilden jeweils einzeln oder als Kombination mehr als einer davon den hydrophilen Teil des vorstehend erwähnten Moleküls.
Ein Farbstoffmolekül, das diese hydrophobe Gruppe und diese hydrophile Gruppe in einem guten Gleichgewicht hat und auch ein π-Elektronensystem mit einer ausreichenden Größe hat, kann auf einer Wasseroberfläche einen monomolekularen Film bilden und kann ein sehr geeignetes Material für die vorliegende Erfindung sein.
Spezielle Beispiele können die nachstehend aufgeführten Moleküle einschließen. [I] Krokonmethinfarbstoff
Hier entspricht R&sub1; der vorstehend beschriebenen Gruppe mit - Elektronenniveau und ist eine langkettige Alkylgruppe, die eingeführt ist, um die Bildung einer monomolekularen Schicht auf einer Wasseroberfläche leichter zu machen, wobei für die Zahl n ihrer Kohlenstoffatome zweckmäßigerweise 5 ≤ n ≤ 30 gilt.
Die vorstehend als spezielle Beispiele aufgeführten Verbindungen sind nur Grundstrukturen, und im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind natürlich auch verschiedene substituierte Derivate von diesen geeignet.

[II] Squaryliumfarbstoffe

Unter [I] erwähnte Verbindungen, bei denen die Krokonmethingruppe durch die Squaryliumgruppe, die die nachstehend gezeigte Struktur hat, ersetzt ist: [III] Porphyrinfarbstoffverbindungen
M = H&sub2;, Cu, Ni, Al-Cl, SiCl&sub2; und Seltenerdmetallion.
M = H&sub2;, Cu, Ni, Zn, Al-Cl, SiCl&sub2; und Seltenerdmetallion.
R = CnH2n+1 5 ≤ n ≤ 25
M = H&sub2;, Cu, Ni, Zn, Al-Cl, SiCl&sub2; und Seltenerdmetallion.
R ist zu dem Zweck eingeführt, die Bildung einer monomolekularen Schicht leichter zu machen, und ist nicht auf die hier erwähnten Substituenten beschränkt. R&sub1; bis R&sub4; und R entsprechen den vorstehend erwähnten Gruppen mit -Elektronenniveau. [IV] Kondensierte polycyclische aromatische Verbindungen
R = C&sub4;H&sub9; bis C&sub1;&sub2;H&sub2;&sub5;
0 ≤ n ≤ 20

[V] Diacetylenverbindungen

CH&sub3;-(CH&sub2;)n-C C-C C-(CH&sub2;)m-X 0 ≤ n, m ≤ 20, wobei n + m > 10
X ist eine hydrophile Gruppe, wobei im allgemeinen -COOH angewendet werden kann und auch -OH, -CONH&sub2; usw. angewendet werden können. [VI] Andere
Quinquethienyl
R = CONHC&sub1;&sub8;H&sub3;&sub7;, OCOC&sub1;&sub7;H&sub3;&sub5;
R = C&sub1;&sub8;H&sub3;&sub7;

< Organische polymere Materialien>

[I] Additionspolymere:

1) Polyacrylsäure,
2) Polyacrylat,
3) Acrylsäure-Copolymer,
4) Acrylat-Copolymer,
5) Polyvinylacetat,
6) Vinylacetat-Copolymer

[II] Kondensationspolymere:

1) Polyimid,
2) Polyamid,
3) Polycarbonat

[III] Durch Ringöffnung erhaltene Polymere:

1) Polyethylenoxid
Hier ist R&sub1; eine langkettige Alkylgruppe, die zum Zweck der leichten Bildung einer monomolekularen Schicht auf einer Wasseroberfläche eingeführt ist, und für die Zahl n ihrer Kohlenstoffatome sollte vorzugsweise 5 ≤ n ≤ 30 gelten.
R&sub5; ist eine kurzkettige Alkylgruppe mit einer Zahl n der Kohlenstoffatome, für die vorzugsweise 1 ≤ n ≤ 4 gilt. Für den Polymerisationsgrad m kann vorzugsweise 100 ≤ m ≤ 5000 gelten.
Die vorstehend als spezielle Beispiele erwähnten Verbindungen sind nur Grundstrukturen, und im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind natürlich auch verschiedene substituierte Derivate dieser Verbindungen geeignet.
Außer denen, die vorstehend erwähnt wurden, sind für die vorliegende Erfindung natürlich auch Farbstoffmaterialien geeignet, die sich für das LB-Verfahren eignen. Es sind beispielsweise biologische Materialien, deren Untersuchungen in den letzten Jahren rege geworden sind, (z.B. Bakteriorhodopsin oder Cytochrom c) oder synthetische Peptide (z.B. PBLG usw.) anwendbar.
Der elektrische Gedächtniseffekt dieser Verbindungen mit π- Elektronenniveau ist auch bei einer beobachtet worden, die eine Schichtdicke von ungefähr 10 nm oder weniger hat, jedoch ist vom Standpunkt des Schichtbildungsvermögens und der Gleichmäßigkeit eine Schichtdicke von 2000 Å oder weniger vorzuziehen. Ferner ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung zum Auslesen des Elektronenzustands des Substrats durch die Aufzeichnungsschicht hindurch erwünscht, daß die Aufzeichnungsschicht sehr dünn und optimal mit einer Dicke von 10 bis 200 Å gebildet wird.
Das Substrat, das zum Tragen des vorstehend unter den Punkten (1) bis (3) beschriebenen Materials mit dem Memory- bzw. Gedächtniseffekt dient, muß als Elektrode beschaffen sein, jedoch können alle elektrisch leitenden Materialien verwendet werden, die eine spezifische elektrische Leitfähigkeit von 10&supmin;&sup6; (Ω cm&supmin;¹) oder mehr haben, d.h. es können Metallbleche aus Au, Pt, Pd, Ag, Al, In, Sn, Pb, W usw. oder Legierungen von diesen oder auch Materialien, bei denen diese Metalle oder Legierungen auf Glas-, Keramik- oder Kunststoffsubstraten abgeschieden sind, verwendet werden. Ferner kann eine große Zahl von Materialien wie z.B. Si-Einkristall oder Graphit verwendet werden.
Diese Elektrodensubstrate müssen jedoch natürlich eine regelmäßige Atomanordnung haben, weil sie auch die Funktion der Koordinatenachse ausüben, wie vorstehend erwähnt wurde.
Sie müssen folglich einen einkristallinen Bereich haben, der mindestens der Größe des gewünschten Aufzeichnungsbereichs entspricht.

[Sondenelektrode]

Das Spitzenende der Sondenelektrode, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung anzuwenden ist, muß so spitz wie möglich sein, um das Aufzeichnungs/Wiedergabe/Löschungs-Auflösungsvermögen zu erhöhen. Ihr Material kann beispielsweise Pt, Pt-Rh, Pt-Ir, W, Au, Ag usw. einschließen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird die Gestalt des Spitzenendes von Wolfram mit einem Durchmesser von 1 mm vor dem Einsatz als Sondenelektrode durch Anwendung des elektrolytischen Polierverfahrens eingestellt, jedoch sind die Gestalt und das Verfahren zur Behandlung der Sonde nicht auf diese eingeschränkt.
Ferner muß die Zahl der Sondenelektrode nicht auf eine beschränkt sein, sondern kann auch mehr als eine Sondenelektrode eingesetzt werden, und zwar derart, daß die Sondenelektroden separat für die Positionsermittlung und für Aufzeichnung und Wiedergabe angewendet werden. Durch Anwendung separater Sondenelektroden für die Positionsermittlung und für Aufzeichnung und Wiedergabe können vor allem vorzugsweise eine höhere Verarbeitungsgeschwindigkeit und eine Verminderung der Fehlerrate während der Wiedergabe erzielt werden.

< Ermittlung der Änderung des Abstands zwischen dem Aufzeichnungsträger und der Sondenelektrode>

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden Aufzeichnung/Wiedergabe/Löschung von Informationen kontinuierlich durchgeführt, indem an der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers eine Abtastung mit der Sonde für Aufzeichnung und Wiedergabe durchgeführt wird, während der Abstand zwischen der Sondenelektrode und der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers konstant gehalten wird, wobei man es jedoch auch in dem Fall, daß der Aufzeichnungsträger durch Ursachen wie z.B. Wärmedrift oder Schwingungen bzw. Erschütterungen verändert wird, fertigbringen muß, den vorstehend erwähnten Abstand bei einem konstanten Wert zu halten. Diese Bedingung kann erfüllt werden, indem die Sondenelektrode angewendet und der Tunnelstrom JT gemessen wird, der zwischen der erwähnten Sondenelektrode und dem Elektrodensubstrat fließt, wobei in dem Fall, daß bei dieser Messung eine Änderung von JT gefunden wird, die Position (Höhenrichtung) der Sondenelektrode für Aufzeichnung und Wiedergabe auf der Grundlage des Betrages dieser Änderung berichtigt wird. In diesem Fall kann durch Zeitschachtelung der Vorspannung, die zwischen der Sondenelektrode für Aufzeichnung und Wiedergabe und dem Elektrodensubstrat anzulegen ist, eine für Aufzeichnung/Wiedergabe/Löschung und die andere für die Ermittlung der Position des Elektrodensubstrats in der Dickenrichtung angewendet werden. Zu dem komplizierten Ansteuerungs- bzw. Antriebsverfahren kommt jedoch dazu, daß sich die elektrische Leitfähigkeit oder die Gestalt der Aufzeichnungsstelle in der Aufzeichnungsschicht als Begleiterscheinung der Aufzeichnung von Informationen verändert. Infolgedessen kann es vor allem während der Wiedergabe aufgezeichneter Informationen das Problem geben, daß es schwierig ist, zu unterscheiden, ob die ermittelte Änderung des Tunnelstroms auf die Änderung der Position des Aufzeichnungsträgers oder auf die aufgezeichneten Informationen zurückzuführen ist. Es ist infolgedessen erwünscht, daß die Sondenelektrode für Aufzeichnung und Wiedergabe und die Sondenelektrode für die Ermittlung des Betrages der Änderung des Abstands (Z) von dem Aufzeichnungsträger (wobei diese nachstehend als "Sondenelektrode für die Ermittlung des Betrages der Änderung in Z-Richtung" bezeichnet wird) verschieden sind. So eine Sondenelektrode für die Ermittlung des Betrages der Änderung in Z-Richtung und die Sondenelektrode für die Ermittlung der Atomanordnung des Elektrodensubstrats können entweder gleich oder verschieden sein. Wenn in bezug auf die interplanare Richtung (X-Y) des Aufzeichnungsträgers eine Änderung eintritt, kann durch Anwendung der Sondenelektrode für die Ermittlung der Atomanordnung natürlich nicht nur der Betrag ihrer Änderung ermittelt werden, sondern kann auf diesem basierend auch die Abtastrichtung der Sondenelektrode für Aufzeichnung und Wiedergabe berichtigt werden. Die Sondenelektrode für die Ermittlung des Betrages der Änderung in Z-Richtung muß nicht auf eine beschränkt sein, sondern es kann auch mehr als eine Sondenelektrode angewendet werden.

< Aufbau der Informationsverarbeitungsvorrichtung>

Fig. 1 ist ein Aufbau-Blockdiagramm, das eine Informationsverarbeitungsvorrichtung zeigt, die bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anzuwenden ist. In Fig. 1 ist 104 ein Sondenstromverstärker und 105 eine Stellschaltung, die dazu dient, den Feineinstellungsmechanismus 106 durch Anwendung eines piezoelektrischen Elements zu steuern, damit der Sondenstrom konstant werden kann. 107 ist eine Stromquelle mit einstellbarer Spannung, die dazu dient, zwischen der Sondenelektrode 102 und dem Substrat (der Elektrode) 103 eine Impulsspannung zur Aufzeichnung/Löschung und eine Spannung zum Auslesen des Gitterabstands des Substrats 103 und zum Auslesen (zur Wiedergabe) von Informationen der Aufzeichnungsschicht 101 anzulegen.
Weil sich der Sondenstrom plötzlich verändert, wenn eine Impulsspannung angelegt wird, steuert die Stellschaltung 105 die HALTE- Schaltung derart, daß sie sich im EIN-Zustand befindet, damit die Ausgangsspannung während dieser Zeit konstant werden kann.
108 ist eine X-Y-Abtastantriebsschaltung für die Steuerung der Bewegung der Sondenelektrode 102 in den X-Y-Richtungen. 109 und 110 sind jeweils bereitgestellt, um den Abstand (Z) zwischen der Sondenelektrode 102 und dem Aufzeichnungsträger 1 grob derart zu steuern, daß ein Sondenstrom von etwa 10&supmin;&sup9; A erhalten werden kann, und um große relative Verschiebungen in den X-Y- Richtungen zwischen der Sondenelektrode und dem Substrat vorzunehmen (außerhalb der Steuerung der Feineinstellung).
Fig. 8 ist ein Blockdiagramm, das eine Informationsverarbeitungsvorrichtung für den Fall zeigt, daß im Rahmen der vorliegenden Erfindung zwei Sondenelektroden für die Positionsermittlung und für Aufzeichnung und Wiedergabe vorhanden sind. In Fig. 8 sind 802 und 803 Sondenelektroden, die für Aufzeichnung und Wiedergabe bzw. für die Positionsermittlung anzuwenden sind, und der Abstand zwischen den zwei Sondenelektroden kann durch den Mechanismus 811 zur Feineinstellung des Sondenelektrodenabstands unter Anwendung eines piezoelektrischen Elements fein eingestellt werden, wird jedoch im allgemeinen bei einem konstanten Wert gehalten. 806 ist eine Vorspannungsquelle und ein Sondenstromverstärker, und 808 ist eine Stellschaltung zur Steuerung des Feineinstellungsmechanismus 807 für die Z-Richtung durch Anwendung eines piezoelektrischen Elements. 812 ist eine Stromquelle zum Anlegen einer Impulsspannung für Aufzeichnung/Löschung zwischen der Sondenelektrode 802 für Aufzeichnung und Wiedergabe und dem Elektrodensubstrat 804.
Weil sich der Sondenstrom plötzlich verändert, wenn eine Impulsspannung angelegt wird, steuert die Stellschaltung 808 die HALTE- Schaltung derart, daß sie sich im EIN-Zustand befindet, damit die Ausgangsspannung während dieser Zeit konstant sein kann.
810 ist eine X-Y-Abtastantriebsschaltung für die Steuerung der Bewegung des Paares von Sondenelektroden 802 und 803 in der X-Y- Richtung. 813 und 814 werden angewendet, um den Abstand zwischen den Sondenelektroden 802, 803 und dem Aufzeichnungsträger 1 vorher grob derart zu steuern, daß ein Sondenstrom von etwa 10&supmin;&sup9; A erhalten werden kann, oder um eine große relative Verschiebung in der X-Y-Richtung zwischen den Sondenelektroden und dem Substrat vorzunehmen (außerhalb des Bereichs der Steuerung der Feineinstellung).
Alle diese jeweiligen Geräte unterliegen einer Zentralsteuerung durch einen Mikrorechner 111 oder 815. 112 und 816 bedeuten Anzeigegeräte.
Nachstehend sind die mechanischen Betriebseigenschaften bei der Steuerung der Bewegung durch Anwendung von piezoelektrischen Elementen gezeigt.
Steuerbereich der Feineinstellung in Z-Richtung: 0,1 nm bis 1 µm
Steuerbereich der Grobeinstellung in Z-Richtung: 10 nm bis 10 mm
Abtastbereich in X-Y-Richtung: 0,1 nm bis 1 µm
Steuerbereich der Grobbewegung in X-Y-Richtung: 10 nm bis 10 mm
Messung, Einhaltungstoleranzabweichung: < 0,1 nm (während der Steuerung der Feineinstellung)
Messung, Einhaltungstoleranzabweichung: < 1 nm (während der Steuerung der Grobeinstellung)
Im folgenden wird das Informationsverarbeitungssystem der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Beispiele näher beschrieben.

Beispiel 1

Als Sondenelektrode 102 wurde im Fall der Anwendung der in Fig. 1 gezeigten Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung eine aus Wolfram hergestellte Sondenelektrode angewendet. Die Sondenelektrode 102 soll den Abstand (Z) von der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers 1 steuern, und ihr Abstand (Z) wird einer Feineinstellungssteuerung durch ein piezoelektrisches Element unterzogen, damit der Strom konstant gehalten werden kann. Ferner ist der Mechanismus zur Steuerung der Feineinstellung derart ausgebildet, daß eine Steuerung der Feineinstellung auch in der interplanaren Richtung (X-Y-Richtung) möglich ist, während der Abstand (Z) konstant gehalten wird. Diese sind jedoch bekannte Verfahren.
Die Sondenelektrode 102 wird angewendet, um eine Ermittlung der relativen Richtung und Position in der Ebene des Aufzeichnungsträgers und eine Aufzeichnung, Wiedergabe und Löschung durchzuführen. Der Aufzeichnungsträger 1 wird auf einem X-Y-Hochpräzisionstisch 113 angeordnet und kann zu irgendeiner gewünschten Position bewegt werden (X-Y-Grobeinstellungsmechanismus). In diesem Zusammenhang stimmen die X-Y-Richtungen des Grobeinstellungsmechanismus und die X-Y-Richtungen des Feineinstellungsmechanismus innerhalb des Fehlerbereichs überein, der durch den Unterschied in der Genauigkeit der jeweiligen Mechanismen zur Steuerung der Bewegung verursacht wird.
Als nächstes werden Einzelheiten des Aufzeichnungsträgers beschrieben, der in diesem Beispiel angewendet wird. Die Veranschaulichung des Aufbaus ist in Fig. 2A und 2B gezeigt. Fig. 2A ist eine Draufsicht des Aufzeichnungsträgers, der im Rahmen der vorliegenden Erfindung angewendet wird, und Fig. 2B ist eine Schnittzeichnung entlang der Linie A-A' von Fig. 2A. Als Substrat 103 wurde ein p-Si-Wafer (B-dotiert, 0,3 mm Dicke) mit einem Durchmesser von 12,7 mm (1/2 inch) verwendet, wobei die (111)-Fläche freilag. Das erwähnte Substrat wird entlang der Linie B-B' abgeschnitten, um eine ebene Fläche zu bilden, die zur Ausrichtung dient, wenn das Substrat auf dem X-Y-Tisch 113 der Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung angeordnet wird. Die Linie B-B' ist der [211]-Richtung des Si-Kristalls im wesentlichen parallel.
Dann wurde eine Ätzung in einer Position durchgeführt, die von dem Mittelpunkt von B-B' 1 mm in Richtung auf die Substratmitte entfernt war, um den (groben) Bezugs-Ausgangspunkt 201 herzustellen, der die Form eines Quadrats mit einer Seitenlänge von 1 µm und eine Tiefe von 0,2 µm hatte. Das Verfahren zur Herstellung so eines (groben) Bezugs-Ausgangspunktes 201 ist nachstehend gezeigt.
Zuerst wurde ein Polymethylmethacrylat, das ein elektronenstrahlempfindliches Resist ist, (PMMA, Handelsname OEBR-1000, Tokyo Oka Kogyo K.K.) in einer Dicke von 1 µm auf ein Si-Substrat aufgetragen; dann wurde mit einem Elektronenstrahl mit einer Beschleunigungsspannung von 20 keV und einem Strahldurchmesser von 0,1 µm ein quadratischer Bereich mit einer Größe von 1 µm × 1 µm eingeschrieben. Dann wurde der mit dem Elektronenstrahl bestrahlte Bereich durch einen Spezialentwickler aufgelöst. Die Ätzung wurde 20 Minuten lang durch Zerstäubungs- bzw. Ionenätzung unter Verwendung einer Gasmischung aus CF&sub4; und H&sub2; bei einem Druck von 3 Pa und einer Entladungsleistung von 100 W durchgeführt. Die Ätztiefe betrug zu dieser Zeit 0,2 µm. Schließlich wurde PMMA durch Verwendung von Methylethylketon aufgelöst.
Dann wurde auf so ein Si-Substrat ein LB-Film (zwei Schichten) aus Squaryliumbis-6-octylazulen (nachstehend mit "SOAZ" abgekürzt) aufgeschichtet, um eine Aufzeichnungsschicht 101 herzustellen. In folgendem wird das Verfahren zur Bildung der Aufzeichnungsschicht beschrieben. Zuerst wird eine Benzollösung, die SOAZ enthält, das in einer Konzentration von 0,2 mg/ml gelöst ist, auf einer wäßrigen Phase mit 20 ºC ausgebreitet, um auf der Wasseroberfläche einen monomolekularen Film bzw. eine monomolekulare Schicht zu bilden. Nachdem die Verdampfung des Lösungsmittels abgewartet worden ist, wird der Oberflächendruck so eines monomolekularen Films auf 20 mN/m erhöht, und ferner wird das vorstehend erwähnte Substrat wiederholt vorsichtig mit einer Geschwindigkeit von 3 mm/min quer zur Wasseroberfläche eingetaucht und herausgezogen, während der Druck konstant gehalten wird, um auf dem Substrat 103 einen zweischichtigen Film zu bilden, der aus zwei monomolekularen SOAZ-Filmen aufgebaut ist.
Unter Anwendung des wie vorstehend beschrieben hergestellten Aufzeichnungsträgers 1 wurden die Versuche der Aufzeichnung und Wiedergabe durchgeführt.
In folgendem werden die Einzelheiten solcher Versuche beschrieben.
Der Aufzeichnungsträger 1 mit der Aufzeichnungsschicht 101, die eine aufgebaute bzw. mehrlagige Schicht aus SOAZ hat, wurde derart auf dem X-Y-Tisch 113 angeordnet, daß die B-B'-Schnittrichtung an eine vorgegebene Richtung angepaßt war.
Dann wurde die Sondenelektrode 102 zu der etwa 1 mm von B-B' entfernten Position auf der Innenseite des Substrats bewegt, und die X-Richtung der Sondenfeineinstellungsmechanismen 106, 108 wurde in einer zu B-B' im wesentlichen parallelen Richtung probierend angepaßt, wobei zwischen der Sondenelektrode und dem Si-Substrat 103 eine Sondenspannung von 0,6 V angelegt wurde, worauf eine Abtastung über eine Länge von 1 µm folgte.
Dann wurde auch in der Y-Richtung (senkrecht zu der X-Richtung) eine Abtastung über eine Länge von 1 µm durchgeführt. Zu dieser Zeit wurden die Richtungen, in denen die X-Y-Koordinatenachsen gewählt wurden, unterschiedlich verändert, um Messungen des Oberflächenzustands zu wiederholen, und derart gesteuert, daß die erhaltenen regelmäßigen Anordnungsabstände der Si-Atome Werte annahmen, die sich 6,65 Å bzw. 3,84 Å am meisten annäherten. Durch solch eine Steuerung stimmt die X-Achse des Feineinstellungsmechanismus mit der [ 11]-Richtung des Si-Substrats und die Y-Achse mit der [01 )-Richtung überein.
Zu dieser Zeit wurden gleichzeitig die X-Y-Richtungen des Grobeinstellungsmechanismus derart gesteuert, daß sie innerhalb der Regelabweichung des Grobeinstellungsmechanismus mit den X-Y- Richtungen des Feineinstellungsmechanismus übereinstimmten. Bezüglich der X-Y-Richtungen wurde dann mit der Sondenelektrode eine Abtastung unter Anwendung des Grobeinstellungsmechanismus durchgeführt, um den (groben) Bezugs-Ausgangspunkt 201 zu ermitteln. In einer Position, die von diesem (groben) Bezugs- Ausgangspunkt entlang der X-Achsenrichtung 2 mm in Richtung auf den Mittelteil des Substrats entfernt war, wurde ein (feiner) Bezugs-Ausgangspunkt 202 bereitgestellt. So ein (feiner) Bezugs-Ausgangspunkt wird gemäß den Vorgängen, wie sie nachstehend beschrieben sind, durch Ausnutzung des elektrischen Gedächtniseffekts der Aufzeichnungsschicht 101 gebildet. Zuerst wurde durch Anlegen einer Sondenspannung von 1,0 V zwischen der Sondenelektrode 102 und dem Si-Substrat (Elektrode) 103 der Abstand (Z) zwischen der Sondenelektrode 102 und der Oberfläche der Aufzeichnungsschicht 101 durch Anwendung des Feineinstellungsmechanismus 106 derart gesteuert, daß der Sondenstrom Ip 10&supmin;&sup9; A erreichte. Bei den folgenden Vorgängen bis zur Bestätigung des EIN-Zustandes war die Steuerung der Bewegung der Sondenelektrode in der Z-Richtung unterbrochen. Dann wurde eine in Fig. 4A gezeigte Impulsspannung, bei der sich das Material, das den elektrischen Gedächtniseffekt zeigt, (der zweischichtige LB-Film aus SOAZ) zu dem Zustand mit niedrigem Widerstand (EIN- Zustand) verändert, angelegt, wobei sich die Sondenelektrode 102 an der positiven (+) Seite und das Si-Substrat 103 an der negativen (-) Seite befand. Dann wurde durch Anlegen einer Sondenspannung von 0,1 V zwischen der Sondenelektrode 102 und dem Si- Substrat 103 der Sondenstrom Ip gemessen, wobei ein Strom von etwa 2 mA floß, so daß der EIN-Zustand bestätigt wurde. Der Bereich des EIN-Zustands ist ferner in Fig. 3 gezeigt. Es wurde ein (feiner) Bezugs-Ausgangspunkt 202 in Form eines Quadrats mit einer Seitenlänge von 10 nm gebildet, wobei die Seite OA mit der Atomreihe in der [ 11]-Richtung übereinstimmt und die Seite OB mit der Atomreihe in der [01 ]-Richtung übereinstimmt. Durch die Wahl so einer Form wurde eine Wiedergabe vermieden, die mit den später einzuschreibenden Aufzeichnungsinformationen, wie sie in Fig. 3 gezeigt sind, verwechselt wird. Die Gestalt so eines (feinen) Bezugs-Ausgangspunktes 202 ist keineswegs auf die Gestalt in diesem Beispiel eingeschränkt.
Dann wurde mit der Sondenelektrode 102 mit so einem (feinen) Bezugs-Ausgangspunkt als Ausgangspunkt auf der X-Y-Koordinate des Systems zur Steuerung der Position der Sondenelektrode eine Feineinstellungs-Abtastung durchgeführt, um die Aufzeichnung von Informationen mit einem (Mitten)abstand von 0,01 µm durchzuführen. Fig. 3 zeigt eine schematische Zeichnung der Aufzeichnungsposition pro Bit auf der Aufzeichnungsoberfläche 101. Die Aufzeichnungsposition 203 wurde ermittelt, indem die Seite OA oder die Seite OB des (feinen) Bezugs-Ausgangspunktes ermittelt wurde, dann zwischen der Sondenelektrode 102 und dem Si-Substrat 103 eine Sondenspannung von 100 mV angelegt wurde und der Betrag der Bewegung der Sondenelektrode in der Z-Richtung aus der Stellschaltung ausgelesen wurde, als die X-Y-Ebene abgetastet wurde, während in der Position der Sondenelektrode 102 in der Z-Richtung eine Rückführung angewandt wurde, um den Sondenstrom Ip bei 10&supmin;&sup9; A zu halten, oder die Sondenspannung bei 100 mV gehalten wurde und die Änderung des Tunnelstroms ausgelesen wurde, als die X-Y-Ebene bei Abtrennung des vorstehend erwähnten Rückführsystems abgetastet wurde, um dadurch den Gitterabstand des Si-Substrats durch die Aufzeichnungsschicht hindurch auszulesen, und durch Ausnutzung des Abstands von 6,65 Å in der X-Richtung und des Abstands von 3,84 Å in der Y-Richtung wurde eine genaue Messung durchgeführt. So eine Aufzeichnung wurde durchgeführt, indem bei dem Material, das den elektrischen Gedächtniseffekt zeigt, (bei der einen Schicht aus einem SOAZ-LB- Film) der EIN-Zustand und der AUS-Zustand (Zustand mit hohem Widerstand vor der Aufzeichnung) nach demselben Verfahren wie bei der Bildung des (feinen) Bezugs-Ausgangspunktes hergestellt wurden.
Der Aufzeichnungsträger 1, der gemäß den vorstehend beschriebenen Schritten gebildet und einer Aufzeichnung unterzogen worden war, wurde einmal von der Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung abgenommen und wieder auf dem X-Y-Tisch 113 angeordnet und dem Wiedergabeversuch unterzogen, wobei gefunden wurde, daß die Bitfehlerrate 1 × 10&supmin;&sup6; betrug.
Ferner wurde während der Abtastung der X-Y-Ebene gemäß demselben Verfahren wie während der Aufzeichnung zwischen der Sondenelektrode 102 und dem Si-Substrat 103 bezüglich der einzelnen Aufzeichnungspunkte eine in Fig. 4B gezeigte Impulsspannung angelegt, bei der sich das Material, das den elektrischen Gedächtniseffekt zeigt, von dem EIN-Zustand zu dem AUS-Zustand verändert. Als Folge wurde bestätigt, daß alle aufgezeichneten Zustände gelöscht worden und in den AUS-Zustand übergegangen waren.

Vergleichsbeispiel 1

Als bei dem Wiedergabeversuch in Beispiel 1 die Einstellung des X-Y-Koordinatensystems des Sondenelektroden-Abtastmechanismus durch Anwendung der atomaren Skale und die Einstellung des Lagekoordinaten-Ausgangspunktes auf der Grundlage der Ermittlung der Position von Bezugs-Ausgangspunkten (eines groben und eines feinen) unterlassen wurden, war es schwierig, den Aufzeichnungseinschreibebereich auf dem Aufzeichnungsträger 1 auf einfache Weise zu finden.

Beispiel 2

Aufzeichnungs- und Wiedergabeversuche wurden in derselben Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, außer daß das Substrat 103 zu einem Ga-As-Wafer verändert wurde und die Aufzeichnungsschicht 101 zu einer Schicht aus einem LB-Film aus einem t-butylsubstituierten Derivat von Phthalocyaninsiliciumchlorid (PcSiCl&sub2;) verändert wurde. In folgendem sind Unterschiede zu Beispiel 1 beschrieben. Der Aufbau des Aufzeichnungsträgers 1 ist gemäß Fig. 2. Hier wurde als Substrat ein p-leitender Ga-As-Wafer mit einem Durchmesser von 1/2 inch (Zn-dotiert, 0,3 mm Dicke) verwendet, wobei die (110)-Fläche freilag. Die B-B'-Schnittrichtung des Substrats ist der [001]-Richtung des Ga-As-Kristalls im wesentlichen parallel.
Dann wurde ein (grober) Bezugs-Ausgangspunkt, der die Form eines Quadrats mit einer Seitenlänge von 1 µm und eine Tiefe von 0,2 µm hatte, gebildet, indem in einer Position, die von dem Mittelpunkt von B-B' 1 mm in Richtung auf die Substratmitte entfernt war, eine Ätzung bewirkt wurde. Das Verfahren zur Herstellung so eines (groben) Bezugs-Ausgangspunktes 201 ist nachstehend gezeigt.
Nachdem ein gegen UV-Strahlen empfindliches Resist (Handelsname AZ 1350) in einer Dicke von 1 µm auf das Ga-As-Substrat aufgetragen und vorgehärtet worden war, wurden zuerst Behandlungen in Form einer Belichtung mit UV-Strahlen, einer Entwicklung und einer Nachhärtung durchgeführt, wobei eine Maske entsprechend Fig. 2 angewendet wurde, um auf dem Ga-As-Substrat eine Maskenstruktur zu bilden. Dann wurde 3 Minuten lang eine Zerstäubungs- bzw. Ionenätzung unter Verwendung von BCl&sub3;-Gas unter einem Gasdruck von 1 Pa und bei einer Entladungsleistung von 100 W durchgeführt, um eine Ätzung bis zu einer Tiefe von 0,2 µm zu bewirken. Die Maske aus AZ 1350 wurde durch Waschen mit Aceton entfernt.
Auf diesem Substrat wurde ein zweischichtiger LB-Film aus einem t-butylsubstituierten Derivat von Phthalocyaninsiliciumchlorid (PcSiCl&sub2;) aufgebaut, um eine Aufzeichnungsschicht 101 herzustellen. In folgendem sind die Herstellungsbedingungen der Aufzeichnungsschicht gezeigt.
Lösungsmittel: CH&sub3;CCl&sub3;
Konzentration der Lösung: 1 mg/ml
Wäßrige Phase: pH 8,2 (reines Wasser, mit NaOH eingestellt)
Oberflächendruck: 25 mN/m
Vertikalgeschwindigkeit des Substrats: 5 mm/min (Aufbau des Z- Typs)
Durch Anwendung des wie vorstehend beschrieben hergestellten Aufzeichnungsträgers 1 wurden die Aufzeichnungs- und Wiedergabeversuche durchgeführt, wobei gefunden wurde, daß der Bitfehler der Wiedergabe 1 × 10&supmin;&sup6; betrug.
Bezüglich der Einstellung der X-Y-Koordinatenachsen durch Anwendung der atomaren Skale wurde jedoch die X-Achse derart gesteuert, daß sie mit der [001]-Richtung des Ga-As-Kristalls und die Y-Achse mit der [110]-Richtung übereinstimmte. Es wurde gefunden, daß der interatomare Ga-Ga-Abstand in diesem Fall bezüglich der [001]-Richtung 5,65 Å und bezüglich der [110]-Richtung 4,00 Å betrug.

Beispiel 3

Aufzeichnungs- und Wiedergabeversuche wurden im wesentlichen in derselben Weise durchgeführt, außer daß die Aufzeichnungsschicht 101 in Beispiel 1 zu einer Schicht aus einem LB-Film aus einem Octadecyltetracyanochinodimethan/Kupfer-Komplex (ODTCNQ/Cu) verändert wurde. In folgendem sind Unterschiede zu Beispiel 1 beschrieben. Der Aufbau des Aufzeichnungsträgers 1 ist gemäß Fig. 2. Hier ist das Verfahren zur Bildung eines Filmes aus ODTCNQ/Cu zu beschreiben. Durch Verwendung von Acetonitril (ACN) als Lösungsmittel wurde eine Lösung mit einer ODTCNQ/Cu- Konzentration von 4 × 10&supmin;&sup6; mol/l hergestellt. Die Lösung wurde auf einer wäßrigen Phase aus reinem Wasser mit 20 ºC ausgebreitet; der Oberflächendruck wurde auf 20 mN/m erhöht, und auf der Wasseroberfläche wurde ein monomolekularer Film gebildet. Während der Oberflächendruck konstant gehalten wurde, wurde das Si-Substrat, das vorher in die wäßrige Phase eingetaucht worden war, quer zur Wasseroberfläche mit einer Geschwindigkeit von 5 mm/min vorsichtig herausgezogen, um auf dem Si-Substrat einen monomolekularen ODTCNQ/Cu-Film zu bilden.
Durch Anwendung des wie vorstehend beschrieben hergestellten Aufzeichnungsträgers 1 wurden Aufzeichnungs- und Wiedergabeversuche durchgeführt, wobei gefunden wurde, daß der Bitfehler während der Wiedergabe 1 × 10&supmin;&sup6; betrug.

Beispiel 4

Aufzeichnungs- und Wiedergabeversuche wurden im wesentlichen in derselben Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, außer daß das Substrat von Beispiel 1 zu epitaxial auf Glimmer aufgeschichtetem bzw. aufgewachsenem Au verändert wurde. In folgendem sind die Unterschiede zu Beispiel 1 beschrieben. Der Aufbau des Aufzeichnungsträgers 1 ist in Fig. 5 gezeigt. Hier wurde das Substrat gebildet, indem Glimmer 501 nach Spaltung an der Luft in eine Vakuumaufdampfungsvorrichtung eingebracht wurde und auf diesem Glimmer 501 bei einer Substrattemperatur von 500 ºC mit einer Aufdampfungsgeschwindigkeit von 20 Å/min eine dünne Schicht aus einem Au-Einkristall bis zu einer Schichtdicke von 2500 Å epitaxial aufwachsen gelassen wurde.
Dann wurde eine Ätzung in einer Position durchgeführt, die von dem Mittelpunkt von B-B' 1 mm in Richtung auf die Substratmitte entfernt war, um einen (groben) Bezugs-Ausgangspunkt 201 herzustellen, der die Form eines Quadrats mit einer Seitenlänge von 1 µm und eine Tiefe von 0,2 µm hatte. Das Verfahren zur Herstellung so eines (groben) Bezugs-Ausgangspunktes 201 ist nachstehend gezeigt.
Nachdem ein Resist (Handelsname AZ 1350) in einer Dicke von 1 µm auf Au aufgetragen und vorgehärtet worden war, wurden zuerst Behandlungen in Form einer UV-Bestrahlung, einer Entwicklung und einer Nachhärtung durchgeführt, wobei eine Maske entsprechend Fig. 4 angewendet wurde, um auf Au eine Maskenstruktur zu bilden. Dann wurde eine Ätzung durch Ionenstrahlätzung bis zu einer Tiefe von 0,2 µm bewirkt. Die Bedingungen waren zu dieser Zeit eine Ionenstromdichte von 0,5 mA/cm², ein Tischwinkel von 60º und eine Ätzrate von 500 Å/min. Der Resist der Maske wurde durch Waschen mit Aceton entfernt.
Unter Anwendung des Aufzeichnungsträgers 1 mit einer Aufzeichnungsschicht aus einer SOAZ-Schicht, die ähnlich wie in Beispiel 1 auf so einem Substrat gebildet worden war, wurden die Aufzeichnungs- und Wiedergabeversuche durchgeführt, wobei gefunden wurde, daß die Bitfehlerrate während der Wiedergabe 1 x 10&supmin;&sup6; betrug.
Bezüglich der Einstellung der X-Y-Koordinatenachsen durch Anwendung der atomaren Skale wurde jedoch die X-Achse derart eingestellt, daß sie mit der (1,0, )-Richtung des Au-Kristalls und die Y-Achse mit der ( ,2, )-Richtung übereinstimmte. In diesem Fall betrugen die interatomaren Au-Au-Abstände bezüglich der X-Richtung 2,88 Å und bezüglich der Y-Richtung 5,00 Å.

Beispiel 5

Es wurde eine Informationsverarbeitungsvorrichtung angewendet, die in Fig. 8 gezeigt ist. Als Sondenelektroden 802, 803 wurden aus Wolfram hergestellte Sondenelektroden verwendet. Die Sondenelektroden 802, 803 sollen den Abstand (Z) von der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers 1 steuern, und der Abstand (Z) wird jeweils unabhängig mittels Feineinstellung durch ein piezoelektrisches Element gesteuert, damit der Strom konstant gehalten werden kann. Ferner ist der Mechanismus zur Steuerung der Feineinstellung derart ausgebildet, daß eine Steuerung der Feineinstellung auch in der interplanaren Richtung (X-Y-Richtung) durchgeführt werden kann, während der Abstand (Z) konstant gehalten wird.
Von den zwei Sondenelektroden wird die Sondenelektrode 803 zur Ermittlung der Atomanordnung des Elektrodensubstrats 804, die als Lagekoordinate dient, angewendet. Andererseits wird die Sondenelektrode 802 für Aufzeichnung und Wiedergabe bezüglich der Sondenelektrode 803 für die Positionsermittlung in einer konstanten Position in der X-Y-Richtung gehalten (wobei der Abstand durch Anwendung des Mechanismus 811 zur Feineinstellung des Sondenelektrodenabstands gesteuert werden kann) und für Aufzeichnung, Wiedergabe und Löschung auf der Aufzeichnungsschicht 801 angewendet.
Diese zwei Sondenelektroden sind grundsätzlich derart ausgebildet, daß sie in gegenseitiger Verbindung miteinander einer Feinsteuerung zu der interplanaren Richtung (X-Y-Richtung), jedoch jeweils unabhängig einer Feinsteuerung zu der Z-Richtung unterzogen werden. Andererseits wird der Aufzeichnungsträger 1 auf dem X-Y-Tisch 817 angeordnet und kann zu irgendeiner gewünschten Position bewegt werden (X-Y-Grobeinstellungsmechanismus). Die X-Y-Richtung des Grobeinstellungsmechanismus und die X-Y-Richtung des Feineinstellungsmechanismus können innerhalb der Bereiche, die durch den Unterschied in der Genauigkeit der jeweiligen Mechanismen zur Steuerung der Bewegung verursacht werden, in Übereinstimmung gebracht werden.
Als nächstes werden die Einzelheiten des Aufzeichnungsträgers beschrieben, der in diesem Beispiel angewendet wird. Als Substrat 805 wird Glimmer verwendet, der an der Luft gespalten wird. Danach wird auf so eine Spaltfläche Gold bis zu einer Dicke von 2500 Å aufgedampft, um ein Elektrodensubstrat 804 zu bilden, das aus einer dünnen einkristallinen Goldschicht besteht. Die Aufdampfungsbedingungen waren ein Vakuumgrad von 1 × 10&supmin;&sup6; Torr, eine Substrattemperatur von 500 ºC und eine Aufdampfungsgeschwindigkeit von 20 Å/min.
Dann wurden auf dieses Elektrodensubstrat zwei bis acht Schichten eines Polyimid-LB-Films aufgeschichtet, um eine Aufzeichnungsschicht 801 zu bilden.
In folgendem ist das Verfahren zur Herstellung des Polyimid-LB- Films zu beschreiben.
Ein Polysäureamid, das durch die Formel (2) wiedergegeben wird, wurde in N,N-Dimethylacetamid als Lösungsmittel gelöst (Konzentration, in bezug auf das Monomer berechnet: 1 × 10&supmin;³ mol/l) und dann mit einer Lösung von N,N-Dimethyloctadecylamin (1 × 10&supmin;³ mol/l), die separat mit demselben Lösungsmittel hergestellt worden war, in einem Verhältnis von 1:2 (Vol./Vol.) vermischt, um eine Lösung von Polysäureamidoctadecylaminsalz herzustellen, das durch die Formel (3) wiedergegeben wird.
Diese Lösung wurde auf einer wäßrigen Phase aus reinem Wasser mit einer Wassertemperatur von 20 ºC ausgebreitet, um auf der Wasseroberfläche einen monomolekularen Film zu bilden. Nach Entfernung des Lösungsmittels wurde der Oberflächendruck auf 25 mN/m erhöht. Während der Oberflächendruck konstant gehalten wurde, wurde das Substrat, das mit gegenüberliegenden Elektroden wie vorstehend beschrieben ausgestattet war, quer zur Wasseroberfläche mit einer Geschwindigkeit von 5 mm/min vorsichtig eingetaucht und anschließend mit einer Geschwindigkeit von 5 mm/min vorsichtig herausgezogen, um einen aus zwei monomolekularen Schichten aufgebauten Film des Y-Typs herzustellen. Ferner wurden durch Wiederholung dieser Vorgänge auch aus vier, sechs oder acht monomolekularen Schichten aufgebaute Filme aus Polysäureamidoctadecylaminsalz gebildet.
Dann wurde so ein Substrat 10 Minuten lang einer Hitzebehandlung bei 300 ºC unterzogen, um das Polysäureamidoctadecylaminsalz zu imidieren [Formel (4)] und einen Polyimid-LB-Film aus zwei, vier, sechs oder acht Schichten zu erhalten.
Aufzeichnungs- und Wiedergabeversuche unter Anwendung des vorstehend beschriebenen Aufzeichnungsträgers 1 wurden durchgeführt, wie es nachstehend näher beschrieben ist.
Der Aufzeichnungsträger 1 mit der Aufzeichnungsschicht 801 aus zwei aufgeschichteten Polyimidschichten wurde auf dem X-Y-Tisch 817 angeordnet. Dann wurde die Sondenelektrode 803 für die Positionsermittlung bewegt, und zwischen dieser Sondenelektrode 803 für die Positionsermittlung und dem Gold-Elektrodensubstrat 804 wurde eine Sondenspannung von 0,1 V angelegt. Dann wurde der Abstand zwischen der Sondenelektrode 803 und der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers 1 durch Anwendung des Mechanismus 807 zur Steuerung der Feineinstellung in Richtung der Z-Achse und der Stellschaltung 808 verringert, bis der Tunnelstrom einen Wert von etwa 1 nA erreichte. Dann wurde mit der Sondenelektrode 803 für die Positionsermittlung unter Anwendung des Mechanismus 809 zur Steuerung der Feineinstellung in X-Y-Richtung und der Abtastantriebsschaltung für die X-Y-Richtung eine Abtastung über einen quadratischen Bereich mit einer Seitenlänge von 60 Å durchgeführt, um das Elektrodensubstrat, nämlich die Atomanordnung von Gold, zu ermitteln. Bezüglich der erhaltenen Kristallstruktur von Gold wurde ihre (1,0, )-Richtung in die X-Richtung des Sondenelektroden-Abtastsystems und die ( ,2, )- Richtung in die Y-Richtung des Sondenelektroden-Abtastsystems eingestellt. In diesem Fall betrugen die interatomaren Au-Au- Abstände bezüglich der X-Richtung 2,88 Å und bezüglich der Y- Richtung 5,00 Å. Gleichzeitig wurde die X-Y-Richtung des Grobeinstellungsmechanismus derart eingestellt, daß sie innerhalb der Regelabweichung des Grobeinstellungsmechanismus mit der X- Y-Richtung des eingestellten Feineinstellungsmechanismus übereinstimmte.
Dann wurde zwischen der Sondenelektrode 802 für Aufzeichnung und Wiedergabe und dem Elektrodensubstrat 804 eine Sondenspannung von 0,5 V angelegt, und der Abstand zwischen der Sondenelektrode 802 und der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers 1 wurde durch Anwendung des Mechanismus 807 zur Steuerung der Feineinstellung der Z-Achse und der Stellschaltung 808 derart eingestellt, daß der Tunnelstrom einen Wert von 1 nA erreichte. Dann wurde der Abstand zwischen der Sondenelektrode 802 für Aufzeichnung und Wiedergabe und der Sondenelektrode 803 für die Positionsermittlung durch Anwendung des Mechanismus 811 zur Steuerung der Feineinstellung des Sondenelektrodenabstands auf X = 2 mm, Y = 0 mm eingestellt.
Dann wurde mit der Sondenelektrode 803 für die Positionsermittlung eine Abtastung gemäß dem in Fig. 9 gezeigten Abtastmuster durchgeführt. Zu dieser Zeit wurde die Abtastrichtung ständig derart berichtigt, daß sie mit der (10 )-Richtung (X-Achse) und der ( 2 )-Richtung (Y-Achse) des Goldkristalls übereinstimmte, wobei der Abstand zwischen der Sondenelektrode 803 und dem Aufzeichnungsträger 1 unter der vorher beschriebenen Bedingung einer Sondenspannung = 0,1 V und unter den anfänglich festgelegten Bedingungen festgesetzt wurde, während die durch die Atomanordnung von Gold verursachte Änderung der Tunnelstromstärke überwacht wurde. Gemäß dem vorstehend beschriebenen Sondenelektroden-Abtastmuster für die Positionsermittlung bewegt sich auch die Sondenelektrode 802 für Aufzeichnung und Wiedergabe nach einem gleichen Abtastmuster, das damit verbunden ist, und auf der Aufzeichnungsschicht 801 wurde eine gewünschte Aufzeichnung durchgeführt. Eine Aufzeichnung wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung durch Ausnutzung des elektrischen Gedächtniseffekts der Aufzeichnungsschicht 801 gebildet, d.h., auf der Aufzeichnungsschicht 801, die den zweischichtigen Polyimid-LB-Film umfaßt, wurde ein Zustand mit niedrigem Widerstand (EIN-Zustand) erzeugt, indem entsprechend Informationen durch Anwendung der Impulsspannungsquelle 812 eine Dreieckimpulsspannung, die eine in Fig. 10 gezeigte Kurvenform hat, angelegt wurde. Zu dieser Zeit befand sich die Sondenelektrode 802 für Aufzeichnung und Wiedergabe an der positiven (+) Seite und das Gold-Elektrodensubstrat 804 an der negativen (-) Seite. Als Mittenabstand der Aufzeichnungslöcher bzw. -pits wurden 5,76 nm eingestellt. Nach der Aufzeichnung wurde wieder gemäß dem in Fig. 9 gezeigten Muster eine Wiedergabe der aufgezeichneten Informationen durchgeführt. In diesem Fall wurde der Tunnelstrom gemessen und eine Wiedergabe der aufgezeichneten Informationen durchgeführt, indem zwischen der Sondenelektrode 802 für Aufzeichnung und Wiedergabe und dem Gold-Elektrodensubstrat 804 eine Auslesespannung von 0,5 V, bei der es sich um eine Spannung handelt, die den Schwellwert, der den elektrischen Gedächtniseffekt oder eine Löschung herbeiführen kann, nicht überschreitet, angelegt wurde. Bei dem vorstehend beschriebenen Wiedergabeversuch wurde gefunden, daß die Bitfehlerrate bei einer Datenübertragungsgeschwindigkeit von 1 MHz 8 × 10&supmin;&sup6; betrug.
Als in dem Bereich, in dem Informationen aufgezeichnet waren, zwischen der Sondenelektrode 802 für Aufzeichnung und Wiedergabe und dem Gold-Elektrodensubstrat 804 eine in Fig. 11 gezeigte Impulsspannung angelegt wurde, die die Aufzeichnungsstelle, die sich im EIN-Zustand befindet, in den AUS-Zustand übergehen läßt, und dann wieder eine Wiedergabe durchgeführt wurde, wurde bestätigt, daß der im EIN-Zustand befindliche Zustand mit Aufzeichnung, an den die in Fig. 11 gezeigte Impulsspannung angelegt worden war, gelöscht und in den AUS-Zustand übergegangen war, daß nämlich der Tunnelstrom zu 1 nA zurückgekehrt war.
Ferner wurde in den Fällen, daß die Aufzeichnungsschicht 801 des Aufzeichnungsträgers 1 von dem zweischichtigen Polyimid-LB- Film zu einem vier-, sechs- oder achtschichtigen Polyimid-LB- Film verändert wurde, bestätigt, daß dieselbe Aufzeichnung, Wiedergabe und Löschung wie vorstehend beschrieben möglich waren.
In diesem Zusammenhang wurde in dem Fall, daß in Beispiel 5 eine einzige Sondenelektrode angewendet wurde und sowohl die Positionsermittlung als auch Aufzeichnung/Wiedergabe durch Zeitschachtelung unter Anwendung dieser einen Sondenelektrode durchgeführt wurden, gefunden, daß die Bitfehlerrate während der Wiedergabe des aufgezeichneten Bildes bei einer Übertragungsgeschwindigkeit von 1 Mb/s 3 × 10&supmin;&sup5; betrug.

Beispiel 6

Aufzeichnungs- und Wiedergabeversuche wurden in derselben Weise wie in Beispiel 5 durchgeführt, außer daß als Aufzeichnungsschicht 801 anstelle des in Beispiel 5 verwendeten zweischichtigen Polyimid-LB-Films ein zweischichtiger SOAZ-LB-Film verwendet wurde. In folgendem wird das Verfahren zur Bildung der Aufzeichnungsschicht beschrieben. Zuerst wurde eine Benzollösung, die SOAZ enthielt, das in einer Konzentration von 0,2 mg/ml darin gelöst war, auf einer wäßrigen Phase mit 20 ºC ausgebreitet, um auf der Wasseroberfläche einen monomolekularen Film zu bilden. Nachdem die Verdampfung des Lösungsmittels abgewartet worden war, wurde der Oberflächendruck dieses monomolekularen Films auf 20 mN/m erhöht, und ferner wurde das vorstehend erwähnte Substrat vorsichtig mit einer Geschwindigkeit von 3 mm/min quer zur Wasseroberfläche eingetaucht und herausgezogen, um auf dem Elektrodensubstrat 804 einen zweischichtigen Film zu bilden, der aus zwei monomolekularen SOAZ-Filmen aufgebaut ist.
Als Ergebnis des Wiedergabeversuchs wurde gefunden, daß die Bitfehlerrate bei einer Übertragungsgeschwindigkeit von 1 Mb/s 1 × 10&supmin;&sup5; betrug.

Beispiel 7

Es wurden dieselben Aufzeichnungs- und Wiedergabeversuche wie in Beispiel 5 durchgeführt, außer daß eine Aufzeichnungsschicht 801 unter Verwendung von CuTCNQF&sub4; anstelle des in Beispiel 5 verwendeten zweischichtigen Polyimid-LB-Films gebildet wurde.
Als Spannung, die für die Aufzeichnung angelegt wurde, wurde eine Rechteckimpulsspannung (2 Vmax, 10 ns) angewendet, und die Spannung, die für die Wiedergabe angelegt wurde, betrug 0,1 V. Andererseits wurde als Spannung, die für die Löschung angelegt wurde, eine Rechteckimpulsspannung (5 Vmax, 100 ns) angewendet. Als Ergebnis des Wiedergabeversuchs wurde gefunden, daß die Bitfehlerrate bei einer Datenübertragungsgeschwindigkeit von 1 Mb/s 9 × 10&supmin;&sup6; betrug.
Als nächstes wird das Verfahren zur Herstellung der CuTCNQF&sub4;- Aufzeichnungsschicht 801 beschrieben. Auf das Au-Elektrodensubstrat 804 wurden gemäß dem Vakuumaufdampfungsverfahren Cu und TCNQF&sub4; gemeinsam aufgedampft, wobei eine 100 Å dicke Schicht aus Cu + TCNQF&sub4; aufgedampft wurde (Substrattemperatur: Raumtemperatur). Zu dieser Zeit wurde eine Erhitzung bewirkt, indem ein Strom fließen gelassen wurde, dessen Wert vorher derart festgelegt worden war, daß die Aufdampfungsgeschwindigkeit für Cu einen Wert von 1 Å/s und für TCNQF&sub4; einen Wert von 4 Å/s erreichte. Als Ergebnis wurde bestätigt, daß durch Bildung von CuTCNQF&sub4; eine blaue Schicht aufgedampft worden war.

Beispiel 8

In Beispiel 5 wurde durch Anwendung der Sondenelektrode 803 für die Positionsermittlung der Betrag der Änderung in der Dickenrichtung (Z-Richtung) der Aufzeichnung ermittelt, d.h. bei der Abtastung mit der Sondenelektrode 803 für die Positionsermittlung gemäß dem in Fig. 9 gezeigten Muster ändert sich der Tunnelstrom periodisch entsprechend der Goldatomanordnung. Nachdem die periodischen Komponenten mit einem Filter entfernt worden waren, wurde der Abstand zwischen der Sondenelektrode 803 und dem Gold-Elektrodensubstrat 804 gelegentlich durch Anwendung des Mechanismus 807 zur Steuerung der Feineinstellung in Richtung der Z-Achse und der Stellschaltung 808 wie gewünscht eingestellt, wenn der Tunnelstrom in bezug auf den anfänglichen Wert von durchschnittlich 1 nA, der der Bezugswert ist, um mehr als 300 pA zugenommen oder abgenommen hatte. Zu dieser Zeit wurde der Abstand zwischen der Sondenelektrode 802 für Aufzeichnung und Wiedergabe und dem Gold-Elektrodensubstrat 804 genauso elektrisch eingestellt. Die vorstehend beschriebene Berichtigung der Verschiebung in Z-Richtung wurde bei allen Schritten der Aufzeichnung, Wiedergabe und Löschung von Informationen vorgenommen. Als Ergebnis war die Bitfehlerrate bei einer Datenübertragungsgeschwindigkeit von 1 Mb/s auf 4 × 10&supmin;&sup6; vermindert.
Zwar ist vorstehend ein Verfahren zur Herstellung eines Aufzeichnungsträgers beschrieben worden, jedoch kann irgendein Film- bzw. Schichtbildungsverfahren angewendet werden, mit dem eine (ein) sehr gleichmäßige(r) Schicht (Film) hergestellt werden kann, und das Verfahren in dem Beispiel ist keineswegs einschränkend.

Claims

1. Informationsverarbeitungsverfahren, bei dem ein Aufzeichnungsträger (1) bereitgestellt wird, der eine Aufzeichnungsschicht (101) hat, die auf einem Elektrodensubstrat (103), das innerhalb seiner ebenen Oberfläche eine regelmäßige atomare Struktur hat, bereitgestellt ist; auf dieser regelmäßigen Struktur des Substrats unter Anwendung einer Sondeneinrichtung (102) durch die Aufzeichnungsschicht hindurch eine Position ermittelt wird; in einer gewünschten Position auf der Aufzeichnungsschicht, die der ermittelten Position entspricht, mindestens einer der Vorgänge der Aufzeichnung, Wiedergabe und Löschung von Informationen durchgeführt wird und die erwähnte Sondeneinrichtung unter Anwendung eines Tunnelstromes zwischen der Sonde und dem Substrat längs eines vorgegebenen Weges geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß a) der Vorgang der Ermittlung der Position auf der regelmäßigen Struktur des Substrats (103) durchgeführt wird, indem zwischen der Sondeneinrichtung und dem Substrat eine erste Spannung angelegt wird, und b) der Vorgang der erwähnten Aufzeichnung, Wiedergabe oder Löschung der erwähnten Informationen durchgeführt wird, indem zwischen der Sondeneinrichtung und dem Substrat eine zweite Spannung, die eine andere Amplitude hat, angelegt wird, wobei die erwähnte Sondeneinrichtung während des Positionsermittlungsvorgangs und des Aufzeichnungs-, Wiedergabe- oder Löschvorgangs, die diskontinuierlich erfolgen, längs des erwähnten Weges gehalten wird.

2. Informationsverarbeitungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der ersten Spannung kleiner ist als die Amplitude der erwähnten zweiten Spannung.

3. Informationsverarbeitungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorgang der Aufzeichnung oder Löschung von Informationen durchgeführt wird, indem eine Impulsspannung angelegt wird.

4. Informationsverarbeitungsverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsspannung eine Spannung ist, die eine Schwellwertspannung, die die elektrische Leitfähigkeit der Aufzeichnungsschicht verändert, überschreitet.

5. Informationsverarbeitungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlung der Position auf der regelmäßigen Struktur des Substrats durch die Aufzeichnungsschicht hindurch bewirkt wird, indem die erwähnte Sondeneinrichtung angewendet wird, die mindestens eine Sondenelektrode (erste Sondenelektrode) von mehr als einer Elektrode hat, und die Aufzeichnung, Wiedergabe oder Löschung von Informationen bewirkt wird, indem mindestens eine Sondenelektrode (zweite Sondenelektrode) der erwähnten mehr als einen Elektrode angewendet wird.

6. Informationsverarbeitungsverfahren, bei dem ein Aufzeichnungsträger (1) bereitgestellt wird, der eine Aufzeichnungsschicht (801) hat, die auf einem Elektrodensubstrat (804), das innerhalb seiner ebenen Oberfläche eine regelmäßige atomare Struktur hat, bereitgestellt ist; auf dieser regelmäßigen Struktur des Substrats unter Anwendung einer ersten Sonde (803) durch die Aufzeichnungsschicht hindurch eine Position ermittelt wird; in einer gewünschten Position auf der Aufzeichnungsschicht, die der ermittelten Position entspricht, unter Anwendung einer zweiten Sonde (802) mindestens einer der Vorgänge der Aufzeichnung, Wiedergabe und Löschung von Informationen durchgeführt wird und die erwähnte erste und zweite Sonde unter Anwendung eines Tunnelstromes zwischen der Sonde und dem Substrat längs jeweiliger vorgegebener Wege geführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß a) der Vorgang der Ermittlung der Position auf der regelmäßigen Struktur des Substrats (804) durchgeführt wird, indem zwischen der Sondeneinrichtung und dem Substrat eine erste Spannung angelegt wird, und b) der Vorgang der erwähnten Aufzeichnung, Wiedergabe oder Löschung der erwähnten Informationen durchgeführt wird, indem zwischen der zweiten Sonde (802) und dem Substrat eine zweite Spannung, die eine andere Amplitude hat, angelegt wird, wobei die erwähnten Sonden während des Positionsermittlungsvorgangs und des Aufzeichnungs-, Wiedergabe- oder Löschvorgangs, die gleichzeitig erfolgen, längs der erwähnten Wege gehalten werden.

7. Informationsverarbeitungsverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlung der Position auf der regelmäßigen Struktur des Substrats durch die Aufzeichnungsschicht hindurch bewirkt wird, indem mindestens eine Sondenelektrode (erste Sondenelektrode) von mehr als einer Elektrode angewendet wird, und die Aufzeichnung, Wiedergabe oder Löschung von Informationen bewirkt wird, indem mindestens eine Sondenelektrode (zweite Sondenelektrode) der erwähnten mehr als einen Elektrode angewendet wird, und ferner dadurch gekennzeichnet, daß unter Anwendung mindestens einer Sondenelektrode (dritten Sondenelektrode) der erwähnten mehr als einen Elektrode der Betrag der Änderung des Abstandes zwischen der Sondenelektrode und dem Aufzeichnungsträger ermittelt und der Abstand zwischen der zweiten Sondenelektrode und der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers auf der Grundlage des Betrages der Änderung gesteuert wird.

8. Informationsverarbeitungsverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Spannungen zwischen der ersten Sondenelektrode und dem Elektrodensubstrat, zwischen der zweiten Sondenelektrode und dem Elektrodensubstrat und zwischen der dritten Sondenelektrode und dem Elektrodensubstrat angelegt werden.

9. Informationsverarbeitungsverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung, die zwischen der ersten Sondenelektrode und dem Elektrodensubstrat angelegt wird, kleiner ist als die Spannung, die zwischen der zweiten Sondenelektrode und dem Elektrodensubstrat angelegt wird.

10. Informationsverarbeitungsverfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung, die zwischen der zweiten Sondenelektrode und dem Elektrodensubstrat angelegt wird, und die Spannung, die zwischen der dritten Sondenelektrode und dem Elektrodensubstrat angelegt wird, verschieden sind.

11. Informationsverarbeitungsverfahren nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung, die zwischen der dritten Sondenelektrode und dem Elektrodensubstrat angelegt wird, kleiner ist als die Spannung, die zwischen der zweiten Sondenelektrode und dem Elektrodensubstrat angelegt wird.

12. Informationsverarbeitungsverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Sondenelektrode auch als dritte Elektrode wirkt.

13. Informationsverarbeitungsverfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnung und die Löschung von Informationen durchgeführt werden, indem zwischen der zweiten Sondenelektrode und dem Substrat eine Impulsspannung angelegt wird.

14. Informationsverarbeitungsverfahren nach Anspruch 13, bei dem der Aufzeichnungsträger einen elektrischen Speicher- bzw. Gedächtniseffekt hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsspannung eine Spannung ist, die eine Schwellwertspannung, die die elektrische Leitfähigkeit der Aufzeichnungsschicht verändert, überschreitet.

15. Informationsverarbeitungsvorrichtung mit einem Aufzeichnungsträger (1), der mit einer Aufzeichnungsschicht (101) versehen ist, die sich auf einem Elektrodensubstrat (103), das innerhalb seiner ebenen Oberfläche eine regelmäßige atomare Struktur hat, befindet; einer Sondeneinrichtung, die mindestens eine Sonde (102) für den Vorgang der durch die Aufzeichnungsschicht hindurch erfolgenden Ermittlung einer Position auf der erwähnten regelmäßigen Struktur des Substrats und für die Durchführung mindestens eines der Vorgänge der Aufzeichnung, Wiedergabe und Löschung von Informationen in einer gewünschten Position auf der Aufzeichnungsschicht, die der ermittelten Position entspricht, einschließt; und einer Steuereinrichtung (108), die dazu dient, die erwähnte Sondeneinrichtung unter Anwendung eines Tunnelstromes zwischen der Sonde und dem Substrat längs eines vorgegebenen Weges zu führen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (107) zum Anlegen von Spannung bereitgestellt ist, die dazu dient, a) zwischen der Sondeneinrichtung und dem Substrat eine erste Spannung anzulegen, um den Vorgang der Ermittlung der Position auf der regelmäßigen Struktur des Substrats zu bewirken, und b) zwischen der Sondeneinrichtung und dem Substrat eine zweite Spannung, die eine andere Amplitude hat, anzulegen, um einen der erwähnten Vorgänge der Aufzeichnung, Wiedergabe oder Löschung zu bewirken; und daß die erwähnte Steuereinrichtung (108) dafür bestimmt ist; die erwähnte Sondeneinrichtung während des Positionsermittlungsvorgangs und des Aufzeichnungs-, Wiedergabe- oder Löschvorgangs, die diskontinuierlich erfolgen, längs des erwähnten vorgegebenen Weges zu halten.

16. Informationsverarbeitungsvorrichtung mit einem Aufzeichnungsträger, der mit einer Aufzeichnungsschicht (801) versehen ist, die sich auf einem Elektrodensubstrat (804), das innerhalb seiner ebenen Oberfläche eine regelmäßige atomare Struktur hat, befindet; einer Sondeneinrichtung, die an Positionen, die dem erwähnten Aufzeichnungsträger gegenüberliegen, mehr als eine Sondenelektrode (802, 803) für den Vorgang der durch die Aufzeichnungsschicht hindurch erfolgenden Ermittlung einer Position auf der erwähnten regelmäßigen Struktur des Substrats und für die Durchführung mindestens eines der Vorgänge der Aufzeichnung, Wiedergabe und Löschung von Informationen in einer gewünschten Position auf der Aufzeichnungsschicht, die der ermittelten Position entspricht, hat; und einer Steuereinrichtung (808), die dazu dient, die erwähnte Sondeneinrichtung unter Anwendung eines Tunnelstromes zwischen der Sonde und dem Substrat längs eines vorgegebenen Weges zu führen, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Sonde (803) dazu dient, auf der erwähnten regelmäßigen Struktur des Elektrodensubstrats durch die erwähnte Aufzeichnungsschicht hindurch eine Position zu ermitteln, und eine zweite Sonde (802) dazu dient, in einer gewünschten festgelegten Position auf der Aufzeichnungsschicht, die der ermittelten Position entspricht, eine Aufzeichnung von Informationen auf der Aufzeichnungsschicht, eine Wiedergabe von aufgezeichneten Informationen oder eine Löschung von aufgezeichneten Informationen durchzuführen; daß eine erste und eine zweite Einrichtung (806, 812) zum Anlegen von Spannung bereitgestellt sind, die dazu dienen, an die erwähnte erste bzw. zweite Sonde (803; 802) Spannungen mit verschiedenen Amplituden anzulegen, wobei diese Spannungen zwischen der ersten Sondenelektrode und dem Elektrodensubstrat und zwischen der zweiten Sondenelektrode und dem Elektrodensubstrat angelegt werden; und daß die erwähnte Steuereinrichtung (808) dafür bestimmt ist, die erwähnte Sondeneinrichtung während des Positionsermittlungsvorgangs und des Aufzeichnungs-, Wiedergabe- oder Löschvorgangs, die gleichzeitig erfolgen, längs des erwähnten vorgegebenen Weges zu halten.

17. Informationsverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnte erste und zweite Einrichtung zum Anlegen von Vorspannung so eingestellt sind, daß die Spannung, die zwischen der ersten Sonde (803) und dem Elektrodensubstrat (804) angelegt wird, kleiner ist als die Spannung, die zwischen der zweiten Sonde (802) und dem Elektrodensubstrat angelegt wird.

18. Informationsverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (812) zum Anlegen einer Impulsspannung zwischen der zweiten Sondenelektrode (802) und dem Elektrodensubstrat (804) bereitgestellt ist.

19. Informationsverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufzeichnungsträger einen elektrischen Speicher- bzw. Gedächtniseffekt hat, wobei die erwähnte Impulsspannung eine Spannung ist, die eine Schwellwertspannung, die die elektrische Leitfähigkeit der Aufzeichnungsschicht verändert, überschreitet.

20. Informationsverarbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (815) zur Ermittlung des Betrages der Änderung des Abstandes zwischen der Sondenelektrode und dem Aufzeichnungsträger unter Anwendung mindestens einer Sondenelektrode [dritten Elektrode (803)] und eine Einrichtung (807, 813, 815) zur Steuerung des Abstandes zwischen der zweiten Sondenelektrode und der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers auf der Grundlage des Betrages der Änderung bereitgestellt sind.

21. Informationsverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnten Einrichtungen zum Anlegen von Spannung dafür bestimmt sind, für eine Spannung zwischen der dritten Sonde (803) und dem Elektrodensubstrat zu sorgen.

22. Informationsverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Anlegen von Spannung so eingestellt sind, daß die Spannung, die zwischen der zweiten Sondenelektrode und dem Elektrodensubstrat angelegt wird, und die Spannung, die zwischen der dritten Sondenelektrode und dem Elektrodensubstrat angelegt wird, verschieden sind.

23. Informationsverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Anlegen von Spannung so eingestellt sind, daß die Spannung, die zwischen der dritten Sondenelektrode und dem Elektrodensubstrat angelegt wird, kleiner ist als die Spannung, die zwischen der zweiten Sondenelektrode und dem Elektrodensubstrat angelegt wird.

24. Informationsverarbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Sondenelektrode auch als dritte Elektrode wirkt.

25. Informationsverarbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (812) zum Anlegen einer Impulsspannung zwischen der zweiten Sondenelektrode und dem Elektrodensubstrat bereitgestellt ist.

26. Informationsverarbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Aufzeichnungsschicht und dem Substrat ein Ausgangspunkt bereitgestellt ist, der ein Bezugspunkt wird.