DE69030894T2 - Speichermedium, Speicherungsverfahren und Verfahren zum Auslesen der gespeicherten Informationen - Google Patents

Speichermedium, Speicherungsverfahren und Verfahren zum Auslesen der gespeicherten Informationen

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DE69030894T2
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Description

    Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Speichermaterial, ein Speicherverfahren und ein Verfahren zum Auslesen der gespeicherten Informationen zur Verwendung beim Speichern und/oder Wiedergeben von Informationen, wie sie in Computern, elektronischen Kameras oder dergleichen durchgeführt werden, und insbesondere auf ein Speichermaterial, ein Speicherverfahren und ein Verfahren zum Auslesen der gespeicherten Informationen, das geeignet verwendet werden kann, wenn eine Vorrichtung mit hoher Dichte oder eine Vorrichtung mit großer Kapazität verwirklicht wird, und das in einem weiten Temperaturbereich verwendet werden kann.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • Bisher wurde üblicherweise ein magnetisches Material in einem Verfahren zur Speicherung von Informationen verwendet, das in einer Vorrichtung zur Speicherung mit großer Kapazität eingesetzt wird.
  • Das Verfahren zur Speicherung von Informationen ist offenbart zum Beispiel in "Magnetic Material Ceramics" (Keramikstoffe für magnetische Materialien) auf S. 143 (herausgegeben von Sakural und Kannamaru, veröffentlicht von Ohm Co., Ltd., 1976).
  • Ein Verfahren, in dem ein Oxid eingesetzt wird, um als das vorstehend beschriebene Speichermaterial zu dienen, wurde im offengelegten japanischen Patent Nr. 63-268087 offenbart, in dem ein Supraleiter verwendet wird, um Informationen aufzuzeichnen und/oder wiederzugeben bei einer Temperatur, die niedriger ist als die kritische Temperatur der Supraleitung.
  • Wenn das magnetische Material in den vorstehend beschriebenen, konventionellen Technologien verwendet wird, wird der magnetisierte Zustand des magnetischen Materials ausgenutzt. Deshalb wurde angenommen, daß es eine Grenze im Bezug auf die Dichte der Speicherelementarzellen gibt, die bei etwa einer Speichereinheit pro µm² liegt, was auf die Verringerung der magnetischen Domäne und der Intensität des nachzuweisenden Signals zurückzuführen ist.
  • Ein Speicherverfahren, das ein supraleitendes Oxid einsetzt, ist ein Verfahren, bei dem ein supraleitender Zustand und ein normaler Zustand eines Perovskitoxides so angeordnet sind, daß sie jeweils binären Signalen entsprechen, und die Übertragung zwischen dem supraleitenden Zustand und dem normalen Zustand wird erreicht durch Bestrahlung von Wasserstoffionen und Sauerstoffionen. Allerdings ist es bei dem vorstehend genannten Verfahren erforderlich, zu wissen, ob ein bestimmter Speicherbereich in einem supraleitenden Zustand oder einem normalen Zustand vorliegt, wenn Informationen ausgelesen werden. Deshalb muß das Speichermaterial auf Temperaturen unterhalb der kritischen Temperatur (Tc) gehalten werden.
  • Da die kritische Temperatur Tc im Falle eines Oxides etwa 100 K erreichen kann, sind Kühleinrichtungen, wie zum Beispiel ein Kühlmittel, wie zum Beispiel flüssiger Stickstoff oder dergleichen, oder eine Heliumkühleinrichtung erforderlich. Dieses Erfordernis vergrößert die Abmessungen der Vorrichtung, wodurch eine Konstruktion und eine Begrenzung bewirkt wird, die auftreten, wenn die Vorrichtung ausgelegt wird.
  • Da die Übertragung zwischen den zwei Zuständen, nämlich dem supraleitenden Zustand und dem normalen Zustand, eingesetzt wird, wenn Information aufgezeichnet wird, kann das Speicherverfahren zur Ausnützung des supraleitenden Oxides nur in Vorrichtungen mit binärer digitaler Aufzeichnung verwendet werden. Deshalb kann es nicht verwendet werden in Vorrichtungen mit mehrwertiger Aufzeichnung oder analogen Aufzeichnungsvorrichtungen. Darüber hinaus tritt, das Sauerstoffionen und Wasserstoffionen verwendet werden, wenn die Information aufgezeichnet wird, ein Problem auf, das darin besteht, daß optische Eingabesignale, wie zum Beispiel Videosignale, nicht direkt aufgezeichnet werden können.
  • In der Beschreibung des US-Patentes 3 483 531 ist ein Speichermaterial offenbart zur Verwendung bei der Aufzeichnung und Wiedergabe von Informationen, wobei das Material eine Oxidschichtoberfläche umfaßt, die, wenn sie entweder durch eine Lichtquelle, ein elektrisches Potential oder eine andere gewünschte Art und Weise auf eine höhere Temperatur erhitzt wird, Sauerstoff abgibt, und das Oxid wird dadurch so verändert, daß es einen neuen Zustand annimmt.
  • In der europäischen Patentanmeldung 0177311 ist ein optisches Aufzeichnungsmaterial offenbart, das mit Vertiefungen und Erhebungen zum Aufzeichnen von Informationen versehen ist.
  • In der Beschreibung des GB-Patentes 1 088 117 ist ein Informationsspeichermaterial offenbart, das einen anodisierten Oxidfilm umfaßt, bei dem die elektrische Aufzeichnung und Wiedergabe unter Verwendung eines Aufzeichnungsstiftes und eines Ablesestiftes bewirkt wird.
  • Die vorliegende Erfindung ist in den beigefügten Ansprüchen offenbart.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Wie die Erfindung durchgeführt werden kann, wird im folgenden nur in Form von Beispielen und unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • Figg. 1A und 1B sind grundlegende Strukturansichten, die ein Speichermaterial zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Verfahren veranschaulichen,
  • Figg. 2A, 2B, 3A, 3B, 4A, 7, 13A, 13B, 17A, 17B, 18 und 19 veranschaulichen erfindungsgemäße Speichermaterialien,
  • Figg. 4B, 8, 10, 11 und 12 veranschaulichen das erfindungsgemäße Verfahren und,
  • Figg. 5, 6, 9, 14, 15 und 16 veranschaulichen Änderungen in den physikalischen Eigenschaften des Speichermaterials, das im erfindungsgemäßen Verfahren verwendet wird.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Die Erfindung ist hauptsächlich dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoffmenge, die in einem Oxid enthalten ist, durch Hitze gesteuert wird, daß Zustände, in denen der Sauerstoffgehalt im Oxid groß oder klein ist, eingesetzt werden und daß die Änderung der Zustände entsprechend den Signalen angeordnet ist.
  • Zum Beispiel ist die Kristallstruktur YBa&sub2;Co&sub3;O7-x (0 ≤ x ≤ 1) tetragonal, wenn x wesentlich größer ist als 0,5, während sie orthorhombisch ist, wenn x kleiner ist als 0,5. Die elektrische Beständigkeit aufgrund der Änderung in der Sauerstoffmenge bei einer Temperatur in der Nähe der Raumtemperatur wird größer im Fall der tetragonalen Struktur.
  • Darüber hinaus ist der spezifische elektrische Widerstand der tetragonalen Struktur umgekehrt proportional zum Sauerstoffgehalt. Auch die optischen Eigenschaften, wie zum Beispiel die Reflexionsfähigkeit, sind umgekehrt proportional zum Sauerstoffgehalt, daß heißt umgekehrt proportional zu x. Die Absorptionsfähigkeit wird auch durch die Sauerstoffmenge geändert ähnlich der Reflexionsfähigkeit. Die vorstehend beschriebenen Änderungen der physikalischen Eigenschaften findet ähnlich in der orthorhombischen Struktur statt. Die Änderung der Sauerstoffmenge kann gesteuert werden durch Durchführen einer Elektrolyse oder Anlegen eines elektrischen Stromes oder Einstrahlen von Licht unabhängig von der Temperatur des Oxides. Darüber hinaus kann der Sauerstoffgehalt in einem Oxid schrittweise geändert werden gemäß der Intensität eines Eingabesignals, wie zum Beispiel einer Spannung, eines elektrischen Stromes und Licht.
  • Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß verschiedene Informationen aufgezeichnet werden durch Ausnutzen einer Änderung in einer elektrischen und/oder optischen physikalischen Eigenschaft, wie zum Beispiel dem spezifischen elektrischen Widerstand, der Absorptionsfähigkeit und der Reflexionsfähigkeit, aufgrund der vorstehend beschriebenen Änderung in der Sauerstoffmenge im Oxid.
  • Eine andere Eigenschaft besteht darin, daß der Unterschied in den elektrischen oder optischen Eigenschaften in einer mehrwertigen oder schrittweisen Art und Weise gespeichert wird, so daß er bei einer Mehrwertaufzeichnung oder einer analogen Aufzeichnung verwendet werden kann.
  • Das erfindungsgemäße Aufzeichnungsverfahren wird nun im Detail beschrieben.
  • Das erfindungsgemäße Speicherverfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Informationen gespeichert werden durch Bilden einer Vielzahl von Bereichen in einer Oxidschicht, die Sauerstoff in verschiedenen Mengen enthalten, durch lokales Erhitzen eines Materials, das die Oxidschicht trägt.
  • Die vorstehend genannte Beschreibung "Lokales Erhitzen des Materials, das die Oxidschicht trägt", bedeutet eine Operation, bei der Hitze einer gewünschten Energie in einen gewünschten Bereich auf der Oberfläche der Oxidschicht des Materials (das im folgenden "das Speichermaterial" genannt wird) gemäß den Informationssignalen eingebracht wird. Es ist bevorzugt, daß eine Spannung angelegt wird und ein elektrischer Strom durch die Oxidschicht des Speichermaterials durchgeleitet wird, um so die Oxidschicht zu erhitzen. Alternativ wird die Oxidschicht mit Licht erhitzt, das darauf eingestrahlt wird.
  • Es ist weiter bevorzugt, daß das vorstehend beschriebene Einbringen von Hitze in einer Atmosphäre mit Sauerstoffmangel durchgeführt wird, da Sauerstoff im erhitzten Bereich der Oxidschicht leicht abgegeben werden kann, was dazu führt, daß der Kontrast zwischen dem erhitzten Bereich und den anderen Bereichen offensichtlich gemacht wird. Die Beschreibung "die Atmosphäre mit Sauerstoffmangel" bedeutet eine Atmosphäre, die verwirklicht wird durch Absaugen der Luft von dem Bereich, der das Material umgibt, so daß bevorzugt 1×10&supmin;² Torr oder weniger realisiert werden, oder eine, die verwirklicht wird durch Austausch des Gases um das Material herum durch ein Inertgas, wie zum Beispiel Stickstoffgas.
  • Da die Information im erfindungsgemäßen Speicherverfahren durch örtliches Erhitzen des Oxides gespeichert wird, wird auch Licht als Heizeinrichtung verwendet, wie vorstehend beschrieben. Deshalb können optische Eingabesignale, wie zum Beispiel Bildsignale, direkt gespeichert werden.
  • Die Spannung wird an die Oxidschicht des Speichermaterials angelegt unter Verwendung zum Beispiel einer Sondenelektrode, die in der Nähe des Speichermaterials in einer solchen Weise getragen wird, daß der gewünschte Spannungspegel zwischen der so getragenen Sondenelektrode und dem Speichermaterial angelegt wird. Obwohl die Struktur unabhängig von der Tatsache, ob die Sondenelektrode in Kontakt mit der Oberfläche des Speichermaterials angeordnet ist oder nicht, angeordnet werden kann, ist es im erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt, daß die Sonde in Kontakt mit der Oberfläche des Speichermaterials angeordnet ist, da so die Fläche pro Speicherelement verringert werden und eine hochdichte Aufzeichnung durchgeführt werden kann. Die Gründe dafür liegen darin, daß das erfindungsgemäße Verfahren, wie vorstehend beschrieben, das Verfahren ist, bei dem Informationen gespeichert werden durch Steuern der Sauerstoffmenge, die im Oxid enthalten ist, durch Hitze.
  • Aus dem gleichen Grund ist es bevorzugt, daß die Entfernung von der Sondenelektrode zur Oberfläche des Speichermaterials 5 Å bis 50 Å beträgt, selbst wenn die Probe so angeordnet ist, daß sie nicht in Kontakt mit dem Aufzeichnungsmaterial steht.
  • Anlegen von Licht an die Oxidschicht des Speichermaterials wird durchgeführt durch eine digitale Belichtung unter Verwendung von Laserstrahlen durch ein Verfahren, bei dem ein optisches Bild auf der Oberfläche des Speichermaterials gebildet wird, oder dergleichen.
  • Darüber hinaus können Informationen in einer mehrwertigen Art und Weise oder einer analogen Art und Weise mit dem erfindungsgemäßen Speicherverfahren gespeichert werden. Das vorstehend beschriebene Verfahren, bei dem ein optisches Bild direkt auf der Oberfläche des Speichermaterials gebildet wird, ist ein Beispiel dieses Verfahrens. Darüber hinaus kann beim Belichten unter Verwendung von Laserstrahlen die Aufzeichnung von mehrwertigen Informationen oder analogen Informationen durchgeführt werden durch Steuern der Intensität der eingestrahlten Laserstrahlen gemäß den Informationssignalen. Zusätzlich zur Speicherung, die durch Einstrahlen von Licht erreicht wird, kann das vorstehende beschriebene Anlegen von Spannung an die Oxidschicht so gestaltet werden, daß es in die Lage ist, eine mehrwertige Speicherung oder analoge Speicherung durchzuführen durch Steuern des Spannungspegels der angelegten Spannung oder der Häufigkeit des Anlegens der Spannung gemäß den Informationssignalen, selbst wenn eine Spannung des gleichen Pegels angelegt wird.
  • Wie vorstehend beschrieben, ist das erfindungsgemäße Speicherverfahren so gestaltet, daß die elektrischen oder optischen physikalischen Eigenschaften eines Oxides, das als Speichermaterial verwendet wird, schrittweise geändert wird gemäß der schrittweisen Änderung der Sauerstoffmenge gemäß der Menge der angelegten Energie. Deshalb können die Informationen in der mehrwertigen oder analogen Art und Weise unter Einsatz von Hitze gespeichert werden.
  • Die so auf dem Speichermaterial gespeicherten Informationen können wie folgt ausgelesen werden: Eine Spannung wird an die Oxidschicht des Speichermaterials angelegt und der Wert des spezifischen, elektrischen Widerstandes eines jeden einer Vielzahl von Bereichen, die Sauerstoff in verschiedener Menge enthalten, wird bestimmt, wodurch die Information ausgelesen werden kann. Alternativ kann die Information ausgelesen werden durch Nachweis der Lichtreflexionsfähigkeit einer Vielzahl von Bereichen, von denen jeder Sauerstoff in verschiedener Menge enthält, nachdem Licht auf die Oxidschicht des Speichermaterials gestrahlt worden ist.
  • Da das Oxid, das als Speichermaterial verwendet wird, die schrittweise Änderung der elektrischen oder optischen Eigenschaften beim erfindungsgemäßen Ableseverfahren der gespeicherten Information wiedergibt, kann eine mehrwertige oder analoge Information leicht aus dem Speichermaterial abgelesen werden, das in mehrwertiger oder analoger Weise Informationen gespeichert hat, indem die vorstehend beschriebene, schrittweise Änderung der physikalischen Eigenschaften nachgewiesen wird.
  • Die Informationen, die durch das erfindungsgemäße Speicherverfahren gespeichert werden, können gelöscht werden durch Erhitzen der Oxidschicht. Das heißt, die Informationen können gelöscht werden durch Einbringen von Sauerstoff in den Bereich der Oxidschicht, der Sauerstoffmangel aufweist und dazu gebracht worden ist, Information durch Hitze zu speichern. In diesem Fall kann Hitze eingebracht werden durch Anlegen einer Spannung an die Oxidschicht oder durch Einstrahlen von Licht in diese. Alternativ kann die Oxidschicht direkt durch eine Heizeinrichtung erhitzt werden. Das Speichermaterial, aus dem die Information auf diese Weise gelöscht wurde, kann natürlich neue Informationen speichern.
  • Ein Speichermaterial, das im erfindungsgemäßen Speicherverfahren verwendet wird, wird nun im Detail beschrieben.
  • Das Speichermaterial zur Verwendung im erfindungsgemäßen Speicherverfahren muß wenigstens eine Schicht 2 einschließen, die aus einem Oxid hergestellt ist, wie es in Figg. 1A und 1B dargestellt ist. Es ist bevorzugt, daß das Oxid ein Oxid ist, dessen Kristallstruktur geändert wird aufgrund der Änderung der Oxidmenge. Das Oxid kann beispielhaft dargestellt werden durch ein Oxid, das in einen supraleitenden Zustand überführt werden kann bei einer Temperatur, die niedriger ist als die spezifische Temperatur desselben. Darüber hinaus können Hauptbereiche von Oxiden verwendet werden, wie zum Beispiel Oxide, die als Y-Ba-Cu-O, In-Sn-O, Bi-Sr-Ca-O, Tl-Sr-Ca-Cu-O, Ti-O oder dergleichen gestaltet sind. Es ist bevorzugt, daß die übliche Dicke der Oxidschicht zwischen 500 Å und 5 µm liegt.
  • Unter Bezug auf Figg. 1A und 1B stellt die Bezeichnungszahl 1 einen Träger und die Bezeichnungszahl 3, die in Fig. 1B dargestellt ist, eine Elektrode dar. Die Elektrode (3), die in Fig. 1B dargestellt ist, ist eine Gegenelektrode für eine Sondenelektrode, die verwendet wird, wenn Informationen gespeichert werden durch Anlegen einer Spannung an das Speichermaterial oder Informationen, die im Speichermaterial gespeichert sind, ausgelesen werden durch Anlegen einer Spannung an das Speichermaterial. Unter Bezug auf Fig. 1B kann weiter eine Elektrode (von der Zeichnung weggelassen) auf der Deckoberfläche der Oxidschicht (2) bereitgestellt werden. Allerdings können die vorstehend beschriebenen Elektroden aus der Struktur weggelassen werden in dem Fall, in dem die Oxidschicht Leitfähigkeit aufweist.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform des Speichermaterials zur Verwendung im erfindungsgemäßen Speicherverfahren stellt Speichermaterial dar, dessen Oberfläche eine Oxidschicht besitzt, auf der Vertiefungen und Erhebungen gebildet sind. Eine andere Ausführungsform besteht in einem Speichermaterial, dessen Struktur in einer solchen Weise angeordnet ist, daß die Oxidschicht zwischen dem Träger und einer Schutzschicht getragen wird.
  • Jede der vorstehend beschriebenen Ausfiihrungsformen wird nun unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
  • Figg. 2A und 2B veranschaulichen das Speichermaterial, dessen Oberfläche eine Oxidschicht aufweist, auf der die Vertiefungen und Erhebungen gebildet sind, wobei die Bezugszahlen den Elementen entsprechen, die in Fig. 1 dargestellt sind. Entsprechend dieser Ausführungsform können Informationen präzise geschrieben (gespeichert) und gelesen werden durch Bilden der Vertiefungen und der Erhebungen auf der Oberfläche der Oxidschicht (2). Das heißt, da das erfindungsgemäße Speicherverfahren so gestaltet ist, daß es Hitze verwendet, ist die Struktur, die so gestaltet ist, daß die vorstehend genannten Vertiefungen und Erhebungen so geformt sind, daß die Erhebungsbereiche (oder die Vertiefungsbereiche) die Speicherbereiche darstellen, in der Lage, die Verschlechterung in der Schreibpräzision zu verhindern. Es ist bevorzugt, daß der Speicherbereich als die Erhebungsbereiche angeordnet ist, um eine Verbesserung in der Präzision und ein leichtes Ablesen der Informationen zu erreichen. Darüber hinaus kann die Sondenelektrode zum Zeitpunkt des Schreib- und des Lesebetriebes leicht positioniert werden. Entsprechend dieser Ausführungsform ist es bevorzugt, daß die vorstehend beschriebenen Vertiefungen und Erhebungen so gebildet werden, daß sie einen Abstand (Symbol W, das in einer Ellipse dargestellt ist, die in Fig. 2A dargestellt ist) von 1 µm bis 4000 Å zwischen den Erhebungen und eine Höhe der Erhebungen (Symbol t, das in einer Ellipse dargestellt ist, die in Fig. 2A dargestellt ist) von 3 µm und 2000 Å besitzen.
  • Fig. 2B veranschaulicht das Speichermaterial gemäß dieser Ausführungsform, in der die Gegenelektrode 3 der Sondenelektrode, die verwendet wird, wenn die Informationen gespeichert werden oder gespeicherte Informationen ausgelesen werden durch Anlegen einer Spannung an das Speichermaterial, bereitgestellt wird. Eine andere Elektrode (weggelassen aus der Zeichnung) kann auf der Deckoberfläche der Oxidschicht 2 gebildet werden.
  • Figg. 3A und 3B veranschaulichen das Speichermaterial, das in der Weise gestaltet ist, daß die Oxidschicht zwischen dem Träger und der Schutzschicht getragen wird, wobei die Bezeichnungszahlen 1, 2 und 3 den Elementen entsprechen, die in Figg. 1 und 2 dargestellt sind. Eine Schutzschicht (4) kann aus einem beliebigen Material hergestellt sein, das in der Lage ist, die Oxidschicht oder die Informationen, die auf der Oxidschicht gespeichert sind, vor Wasser oder dergleichen zu schützen, das in der Umgebung des Speichermaterials vorhanden ist zum Zeitpunkt der Lagerung des Speichermaterials oder zum Zeitpunkt der Speicherung der Informationen. Es ist bevorzugt, daß die Schutzschicht (4) so gestaltet ist, daß sie eine der beiden folgenden Schutzschichten darstellt:
  • (1) Eine Schutzschicht aus einem sauerstoffdurchlässigen Material,
  • (2) eine Schutzschicht aus einem sauerstoffabsorbierenden Material.
  • Es ist bevorzugt, daß das sauerstoffdurchlässige Material eine Verbindung dar stellt, die ausgewählt ist aus Ag und Si-Öl, und daß das sauerstoffabsorbierende Material eine Verbindung darstellt, die ausgewählt ist aus Al, Ti und Cr. Obwohl die Informationen, die im Speichermaterial gespeichert sind, das die Schutzschicht (1) besitzt, gelöscht werden können, um das Speichermaterial erneut zu verwenden, kann das Speichermaterial mit der Schutzschicht (2) in einer Operation zum ausschließlichen Speichern von Informationen verwendet werden. Die Verwendung der Schutzschicht einer der beiden Typen, die vorstehend beschrieben wurden, ist extrem nützlich im Hinblick auf die klare Ausprägung des Kontrastes zum Zeitpunkt der Speicherung von Informationen oder die Verbesserung der Löschwirksamkeit zum Zeitpunkt des Löschens der gespeicherten Informationen, da eine Stabilisierungsbedingung der Oxidschicht oder der in der Oxidschicht gespeicherten Informationen verbessert werden kann und ein Entladen von Sauerstoff (oder ein Einbringen von Sauerstoff) nicht behindert wird.
  • Es ist bevorzugt, daß die Filmdicke der Schutzschicht (4) gemäß dieser Ausführungsform zwischen 2000 Å und 5000 Å liegt.
  • Es ist bevorzugt, daß die Vertiefungen und Erhebungen, die gebildet werden, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, in der Ausführungsform eingesetzt werden, da das Speichermaterial in einer solchen Struktur gebildet werden kann, in der es eine Wirkung zeigen kann, die der Ausführungsform ähnelt, die vorstehend beschrieben wurde. Allerdings können die Vertiefungen und Erhebungen gemäß dieser Ausführungsform in beliebiger Weise gestaltet werden, wenn die Vertiefungen und Erhebungen auf der Oberfläche des Speichermaterials gebildet werden (der Oberfläche, auf die Informationen geschrieben werden, oder der Oberfläche, von der Informationen gelesen werden). Es ist nicht erforderlich für die Oxidschicht, solche Vertiefungen und Erhebungen zu besitzen. Das heißt, die Oxidschicht kann flach oder strukturiert gebildet werden, indem die Schutzschicht so gebildet wird, daß sie in der Form solcher Vertiefungen und Erhebungen auftritt.
  • Die Wirkung, wie zum Beispiel die, die aus der Struktur erhalten wird, die in Fig. 3 dargestellt ist, kann natürlich aus der Struktur erhalten werden, die in Fig. 2 dargestellt ist, wenn die Schutzschicht auf der Oberfläche der Oxidschicht gebildet wird.
  • Wie vorstehend beschrieben, kann gemäß der Erfindung die Aufzeichnungsdichte um 3 oder 4 Größenordnungen verbessert werden im Vergleich zu den Zahlen, die verwirklicht werden, wenn konventionelles magnetisches Material verwendet wird. Darüber hinaus kann das Aufzeichnungsmaterial bei Raumtemperatur eingesetzt werden, da die Notwendigkeit, es zu kühlen, die auftritt, wenn die Übertragung zwischen supraleitendem Zustand und normalem Zustand eingesetzt wird, beseitigt werden kann. Weiter kann, da die Sauerstoffmenge schrittweise werden kann gemäß dem Intensitätspegel des Eingabesignals, eine mehrwertige Aufzeichnung durchgeführt werden. Zusätzlich kann eine direkte Aufzeichnung durchgeführt werden, selbst wenn das Eingabesignal in der Form eines optischen Signals vorliegt.
  • Darüber hinaus kann ein Speichermaterial mit einer hervorragenden Leistung hinsichtlich der Stabilisierung der gespeicherten Informationen bereitgestellt werden.
  • Zusätzlich kann ein Speichermaterial bereitgestellt werden, in dem gespeicherte Informationen erneut eingespeichert werden können.
  • Weiter kann ein Speichermaterial bereitgestellt werden, in das Informationen präzise geschrieben (gespeichert) und von dem Informationen präzise abgelesen werden können und das leicht positioniert werden kann zum Zeitpunkt des Speicherns von Informationen und des Lesens von Informationen.
  • Beispiel 1
  • Ein Speichermaterial, das in Fig. 4 dargestellt ist, wurde hergestellt. Die Bezugszahl 1 stellt einen Träger dar, der aus einem einkristallinen Magnesiumoxid (MgO) hergestellt ist. Die Bezugszahlen 3a und 3b stellen Elektroden dar, wobei (3a) einen aufgedampften Silberifim (Ag-Film) und (3b) einen aufgedampften ITO-Film darstellt. Die Bezugszahl 2 stellt ein Oxid vom Typ YBa&sub2;Cu&sub3;O7-δ dar.
  • Das Verfahren zur Herstellung des Speichermaterials wurde wie folgt durchgeführt: Zuerst wurde ein Silberelektrode durch Vakuumbedampfung aufgedampft, so daß sie eine Dicke von etwa 5000 Å auf dem Magnesiumoxidträger 1 besaß. Dann wurde das Oxid vom Typ YBA&sub2;Cu&sub3;O7-δ durch das HF-Magnetronsputterverfahren aufgedampft zur Bildung einer Filmdicke von etwa 1 µm, bevor 1 h lang auf etwa 900ºC erhitzt wurde, so daß der Sauerstoffmangel δ im Oxid auf beinahe 0,59 eingestellt wurde. Dann wurde die ITO-Elektrode verdampft, so daß sie eine Filmdicke von 4000 Å erzeugte. Die so hergestellte ITO-Elektrode wurde durch eine übliche Musterbildungstechnologie, wie sie in Fig. 4A dargestellt ist, so angeordnet, daß sie Erhebungen in Abständen von 0,5 µm bildete. Die Höhe der Erhebungen betrug 7000 Å, wobei der Elektrodenbereich mit eingeschlossen war.
  • Das so hergestellte Speichermaterial wurde vakuumversiegelt unter Verwen dung von Quarzglas, das durch Bezugszahl 9 dargestellt ist. Der innere Druck betrug etwa 3×10&supmin;³ Torr. Die Größe eines Speicherelementes (der Erhebungsbereich) des Oxides (2) betrug 0,5×0,5 µm² und fünf Elemente dieser Größe wurden in eindimensionaler Weise angeordnet. Die spezifische elektrische Widerstand zwischen der ITO-Elektrode und der Silberelektrode betrug etwa 1 bis 10 Ω bei Raumtemperatur. Wenn der Laserstrahl mit der Bezugszahl 7 (Wellenlänge 780 nm, Ausgabe 10 mW) auf den ITO-Elektrodenbereich aufgestrahlt wurde, wie in Fig. 4b dargestellt, wurde der elektrische Widerstand zwischen den beiden Elektroden vergrößert im Vergleich zu dem in einem Bereich, in dem kein Laserstrahl angewendet wurde. Der Grund dafür liegt darin, daß die Temperatur in dem Bereich, auf den ein Laserstrahl (7) aufgestrahlt wurde, angehoben wurde, Sauerstoff, das im Oxid enthalten ist, dadurch im Erhebungsbereich entfernt wurde und der elektrische Widerstand bei Raumtemperatur geändert wurde. Die Informationen, die im Oxid gespeichert wurden, konnten ausgelesen werden durch Lesen der Änderung des elektrischen Widerstandes.
  • Der Sauerstoffmangel δ wurde bestimmt im Bezug auf die Länge der Achse C durch das Röntgenstrahlbeugungsverfahren, wobei die Beziehung zwischen ihnen in Fig. 5 dargestellt ist.
  • Korrekt bezieht sich die Beziehung zwischen δ und dem elektrischen Widerstand auf das Zusammensetzungsverhältnis von Y, Ba und Cu. Allerdings wird die Beziehung, wie sie in Fig. 6 dargestellt ist, üblicherweise erfüllt.
  • Beispiel 2
  • Ein Speichermaterial, das Fig. 7 dargestellt ist, wurde hergestellt. Das Herstellungsverfahren war das gleiche, wie das gemäß dem ersten Beispiel, mit der Ausnahme, daß keine Vertiefungen und Erhebungen auf der Oberfläche des Speichermaterials gebildet wurden und daß δ, das den Sauerstoffmangel des Oxides 2 darstellt, 0,42 betrug. Die Bezugszahl 5 bezeichnet eine Heizeinrichtung, die unter dem Träger 1 des Speichermaterials angebracht ist, zum Erhitzen des Speichermaterials auf etwa 60ºC.
  • Der elektrische Widerstand zwischen Elektroden 3a und 3b betrug 10 bis 15 Ω bei 60ºC und wurde um etwa 15% erhöht durch die Anwendung eines Laserstrahls, die ähnlich, wie in Beispiel 1 durchgeführt wurde, so daß Informationen gespeichert werden konnten.
  • Die gespeicherten Informationen konnten gelöscht werden durch Erhitzen des gesamten Körpers des Elementes auf 80ºC unter Verwendung des Heizeinrichtung (5).
  • Beispiel 3
  • Fig. 8 ist eine schematische Ansicht, die das Speicherverfahren gemäß diesem Beispiel veranschaulicht.
  • Die Bezugszahl 6 stellt eine Nadelelektrode für das Schreiben und Lesen der Informationen dar, die Bezugszahl 2 stellt das Oxid dar, dessen spezifische Struktur durch YBA&sub2;Cu&sub3;O7-x ausgedrückt ist, und die Bezugszahl 3 stellt die Elektrode dar, in der Gold (Au) verwendet wurde, gemäß der Erfindung. Die Bezugszahl 1 stellt den Träger dar. Die Bereiche, die durch die Bezugszahlen 1, 2 und 3 gegeben sind, bilden das Speichermaterial. Die Nadelelektrode und das Speichermaterial wurden in einem luftdichten Behälter aufbewahrt, in dem ein elektrisch gesteuertes Ventil und eine Evakuierpumpe angeordnet waren.
  • Das Herstellungsverfahren für das Speichermaterial wurde wie folgt durchgeführt: Zuerst wurden Chrom (Cr) und Gold durch das Vakuurnbedampfungsverfahren aufgedampft, so daß ein 10 nm beziehungsweise 300 nm dicker Film jeweils auf einem Glas gebildet wurde (zum Beispiel Coning 7059), das als Träger diente, so daß die Elektroden gebildet wurden. Dann wurde YBa&sub2;Cu&sub3;O7-δ durch das Ionenklusterstrahlbedampfungsverfahren gebildet, wobei eine Dicke von 100 nm eingestellt wurde.
  • So wurde das Speichermaterial hergestellt. Dann wurde der Druck im luftdichten Behälter auf 3×10&supmin;³ Torr verringert und eine Spannung von 2 V zwischen der Nadelelektrode (6) und der Elektrode (3) angelegt. Der Bereich, an den das elektrische Feld angelegt wurde, zeigte einen verringerten Sauerstoffgehalt und einen erhöhten elektrischen Widerstand. Wenn eine Vorspannung von 1 V an den Bereich angelegt wurde, an dem keine Spannung angelegt worden war, floß ein elektrischer Strom von 10&supmin;³ durch diesen Bereich, während der Bereich, an den ein elektrisches Feld angelegt worden war, nur einen kleinen elektrischen Strom von 10&supmin;³ durchließ. So wurde bestätigt, daß ein Signal mit einer elektrischen Spannung von 2 V aufgezeichnet werden konnte und daß ein Signal mit einer Vorspannung von 1 V ausgelesen werden konnte.
  • Das aufgezeichnete Signal konnte gelöscht werden durch Öffnen des Ventils, wodurch der Druck im luftdichten Behälter auf Atmosphärendruck angehoben wurde, und durch Erhitzen auf eine Temperatur von etwa 100ºC. Alle Signale konnten gelöscht werden durch Erhitzen des gesamten Körpers des Speichermaterials, während ein Bereich des Signals gelöscht werden konnte durch Einstrahlen von Laserstrahlen oder Anlegen einer Spannung an die Nadelelektrode (6) und das Oxid (2). Das Speichermaterial, aus dem die Informationen gelöscht worden waren, konnte erneut Informationen speichern durch das vorstehend beschriebene Verfahren.
  • Beispiel 4
  • Der Speichermaterial wurde ähnlich wie in Beispiel 3 hergestellt, mit der Ausnahme, daß eine Struktur verwendet wurde, in der Silicium (Si) als Träger eingesetzt und YBA&sub2;Cu&sub3;O7-δ einer Dicke von 200 nm als Oxid verwendet wurde.
  • Informationen wurden in dem so gebildeten Aufzeichnungsmaterial ähnlich wie in Beispiel 3 aufgezeichnet, mit der Ausnahme, daß eine Impulsspannung von 2 V (die Breite des Impulses betrug 5 ns) zwischen den Elektroden (6) und (3) angelegt wurde. Der Pegel des elektrischen Stromes, der zwischen den Elektroden (1) und (3) floß, wurde geändert, wie in Fig. 9 dargestellt, gemäß der Anzahl der Impulse, die angelegt wurden. Da die Anzahl der angelegten Impulse und der elektrische Strom, der zwischen den Elektroden floß, einer Beziehung von 1 zu 1 gehorchten, konnten die Informationen in mehrwertiger Weise gespeichert werden.
  • Beispiel 5
  • Es wurde das Speichermaterial eingesetzt, das so angeordnet war, daß es das gleiche war, wie das, das in Beispiel 4 verwendet wurde. Wie in Fig. 10 darge stellt, wurde eine Vielfalt von Bildern auf dem Speichermaterial mit Hilfe einer Linse (8) erzeugt, wobei die Belichtungszeit 1/60 Sekunde betrug. Dann wurde das Speichermaterial mit der Nadelelektrode ähnlich der, die in Beispiel 4 verwendet wurde, abgetastet, so daß ein Bild ähnlich dem, das auf dem Speichermaterial gebildet wurde, wiedergegeben wurde. Das bedeutet, daß die Sauerstoffmenge im Speichermaterial geändert wurde gemäß der Lichtmenge, die auf das Speichermaterial aufgebracht wurde.
  • Die Nadelelektrode wurde an einem Abtastmechanismus (aus der Zeichnung weggelassen) befestigt, der in der Lage war, sich in den Richtungen X, Y und Z zu bewegen, so daß er in der Z-Richtung mit einer Auflösung von 10&supmin;³ nm positioniert werden konnte, während er in den Richtungen X und Y mit einer Auflösung von 0,02 nm positioniert werden konnte.
  • Beispiel 6
  • Fig. 11 veranschaulicht eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung, um, das erfindungsgemäße Speicherverfahren durchzuführen. Die Bezugszahl 11 stellt einen Tisch dar und die Bezugszahl 12 stellt ein Speichermaterial dar, das auf den Tisch (11) fixiert ist. Die Bezugszahl 13 stellt einen Grobjustagemechanismus zum Bewegen des Tisches (11) in den Richtungen X, Y und Z dar. Die Bezugszahl 14 stellt einen Schaltkreis zum Ansteuern des Grobjustagemechanismusses (13) dar. Die Bezugszahl 16 stellt einen Mikrojustagemechanismus zum Einstellen der Höhe und der Position der Nadelsonde dar, wobei der Mikrojustagemechanismus durch ein piezoelektrisches Element angesteuert wird. Die Bezugszahl 17 stellt einen Signalnachweisschaltkreis dar, die Bezugszahl 18 stellt einen Mikrojustagemechanismus dar und die Bezugszahl 19 stellt einen Schaltkreis zum Anlegen einer Speicherimpulsspannung dar. Die Elemente, die durch die Bezugszahlen 14, 17, 18 und 19 bezeichnet sind, werden durch einen Mikrocomputer (10) gesteuert. Der Bereich um das Speichermaterial (12) herum und der um die Nadelsonde (15) herum werden in einer Stickstoffumgebung gehalten.
  • Die Nadelsonde (15) wurde hergestellt durch mechanisches Schleifen des vorderen Teils einer φ1-Wolframnadel, so daß eine konische Gestalt gebildet wurde, und durch Anlegen eines elektrischen Speicherfeldes daran in einem Ultrahochvakuum, um so die Atome auf seiner Oberfläche zu verdampfen.
  • Das Speichermaterial wurde erzeugt durch Bilden eines 3000 Å dicken Y-Ba-Cu-O-Dünnfilmes auf einem MgO-Einkristallträger durch das RF-Sputterverfahren. Dann wurde es allmählich mit einer Geschwindigkeit von 5 K/min abgekühlt, nachdem es bei 900ºC unter Sauerstoff gehalten wurde. Cr und Au, die als Elektroden dienen, wurden an seinem Endbereich gebildet, indem ein 5000 Å dicker Film beziehungsweise ein 1000 Å dicker Film durch das Vakuumbedampfungsverfahren gebildet wurde.
  • Der Mikrojustagemechanismus der Nadelsonde (15) der Vorrichtung gemäß diesem Beispiel wurde mit einer konventionellen Technologie gestaltet und war in der Lage, die Position mit einer Auflösung von etwa 1 Å zu steuern.
  • Die Vorrichtung gemäß diesem Beispiel speicherte Informationen wie folgt: Die Nadelsonde 15 wurde auf einen festgelegten, oberen Bereich des Speichermaterials (12) positioniert, und dann wurde die Höhe der Nadelsonde eingestellt. Zu diesem Zeitpunkt wurde eine Spannung von 1 V zwischen der Nadelsonde (15) und dem Speichermaterial (12) angelegt, um so den Tunnelstrom auf 10&supmin;³ A einzustellen. Dann wurden Impulse zwischen der Nadelsonde (15) und dem Speichermaterial (12) angelegt, so daß Informationen im Speichermaterial (15) gespeichert wurde, wobei die Impulse von 10 V für eine Zeitdauer von 1 µs angelegt wurde.
  • Das Ablesen der Information unter Verwendung einer Vorrichtung gemäß diesem Beispiel wurde wie folgt durchgeführt: Nachdem die Position und die Höhe der Nadelsonde (15) in ähnlicher Weise wie mit dem vorstehend genannten Verfahren eingestellt worden waren, wurde die Höhe der Nadelsonde (15) mit einer geeigneten Amplitude schwingend variiert (hier waren es 1 Å), und die Änderung des Tunnelstromes wurde auf die vorstehend beschriebenen Schwingungen synchronisiert, so daß sie mit einem Einrastverstärker (lock-in amplifier) ausgelesen werden konnte. Die Pegel der Lesesignale unterschieden sich um den Faktor 10 von dem Fall, in dem die Informationen gespeichert wurden, zu dem Fall, in dem keine Informationen gespeichert wurden. Deshalb konnte eine Unterscheidung des Signalpegels durchgeführt werden.
  • Die Pegel der nachgewiesenen Signale unterschieden sich auch von dem Fall, in dem die Impulse einmal angelegt worden waren, zu dem Fall, in dem die Impulse zweimal angelegt worden waren. Deshalb konnte eine mehrwertige Speicherung von Informationen unter Einsatz der vorstehend beschriebenen Unterschiede durchgeführt werden.
  • Beispiel 7
  • Gemäß diesem Beispiel wurden Informationen durch ein Verfahren gespeichert, wie es in Fig. 12 dargestellt ist. Die Bezugszahl 25 stellt ein optisches System zur Bildgebung dar, die Bezugszahl 26 stellt einen Verschluß dar und die Bezugszahl 27 stellt ein Speichermaterial dar, das das gleiche ist, wie es gemäß Beispiel 6 eingesetzt wurde. Wenn der Verschluß (26) ausgelöst wurde, wurde ein Bild auf dem Speichermaterial (27) gebildet und die Eigenschaften des Oxiddünnfilmes wurden an jeder Position auf dem Speichermaterial gemäß der Lichtmenge geändert.
  • Das Ablesen der Informationen wurde ähnlich durch geführt wie im Verfahren nach Beispiel 6. Informationen konnten aufeinanderfolgend gespeichert werden und die so gespeicherten Informationen konnten ausgelesen werden mit einer Auflösung, die der Steuergenauigkeit der vorstehend beschriebenen Nadelsonde entsprach. Darüber hinaus konnte das aufeinanderfolgende Abtasten von Informationen durchgeführt werden, indem mit der Nadelsonde abgetastet wurde.
  • Gemäß diesem Verfahren konnte eine große Menge von Informationen, wie zum Beispiel ein Videobild, augenblicklich eingegeben werden.
  • Beispiel 8
  • Das Speichermaterial gemäß diesem Beispiel wurde derart gebildet, daß ein 5000 Å dicker Film aus Y-Ba-Cu-O, wie in Fig. 13 dargestellt, auf dem MgO-Einkristallträger (1) gebildet wurde, bevor er der Hitzebehandlung ähnlich wie in Beispiel 6 unterzogen wurde. Dann wurden Rillen (2b) mit einer Breite von 0,2 µm durch das Elektronenstrahlzeichnungsverfahren gebildet, wodurch eine Gittergestalt gebildet wurde.
  • Fig. 13B stellt eine Draufsicht dar. Die Erhebungen (2a), die in dieser Zeichnung dargestellt sind, waren so angeordnet daß sie als Aufzeichnungsvertiefungen dienen konnten.
  • Die Gesamtstruktur der Vorrichtung wurde so gestaltet, daß sie ähnlich der gemäß Beispiel 6 war, wo die Nadelsonde in Kontakt mit der Oberfläche des Speichermaterials gebracht wurde und 1 µs lang Impulse mit 10 V je Impuls zwischen der Nadelsonde und der Speichermaterial angelegt wurde.
  • Wenn Informationen ausgelesen wurden, wurde die Nadelsonde auf ähnliche Weise in Kontakt mit den Aufzeichnungsvertiefungen gebracht und eine Wechselspannungs- oder Gleichspannungsvorspannung angelegt, um den durchgelassenen Strom zu messen.
  • Da ein Hochwiderstandsbereich auf der Oberfläche der Vertiefungen aufgrund des niedrigen Sauerstoffstroms gebildet wurde, war der Pegel des Durchlaßstromes klein.
  • Beispiel 9
  • Ein Speichermaterial, wie es in Fig. 28 dargestellt ist, wurde hergestellt. Ein Cr- Film mit einer Dicke von 100 Å und ein Au-Film mit eine Dicke von 1000 Å (die Elektrode 3) wurden auf einem Quarzträger (Träger 1) durch das Widerstandsheizverfahren gebildet. Dann wurde ein Er-Ba-Cu-O-Film (2) (die leitfähige Oxidschicht 2) bis zu einer Dicke von 1 mm durch das RF-Magnetronsputterverfahren aufgeschichtet. Der Film wurde unter einer Bedingung gebildet, bei der die Temperatur des Trägers 300ºC betrug. Der Film wurde dann durch die übliche fotolithografische Technologie so gebildet, daß die Vertiefungen und Erhöhungen 1 µm Wiederholungsabstand und eine Höhe von 6000 Å aufwiesen, wie in Fig. 2 dargestellt. Der spezifische elektrische Widerstand des so hergestellten Er-Ba-Cu-O-Filmes wurde gemessen. Ein elektrischer spezifischer Widerstand von 10 Ω cm wurde angezeigt.
  • Das Schreiben von Informationen auf dem so hergestellten Speichermaterial wurde durchgeführt unter Verwendung einer Wolframnadelelektrode, nachdem der Druck um das Speichermedium herum auf 8x10&supmin;³ Torr erniedrigt worden war. Die Entfernung vom vorderen Bereich der Nadelelektrode zum Erhebungsbereich der leitfähigen Oxidschicht (2) wurde auf 10 bis 20 Å eingestellt, um so Impulse mit einer Spannung von 10 V anzulegen. Als Ergebnis wurde ein Teil des Erhebungsbereiches der leitfähigen Oxidschicht (2) erhitzt, wodurch sie ihren elektrischen spezifischen Widerstand änderte. Die Beziehung zwischen der Zahl der Anwendungen der Spannungsimpulse und dem elektrischen spezifischen Widerstand ist in Fig. 17 dargestellt.
  • Dann wurde eine Vielzahl von Erhebungsbereichen, deren Eigenschaften geändert worden waren, durch Abtasten mit der Nadelelektrode in der XY-Richtung gebildet, so daß die mehrwertige Information großer Kapazität geschrieben werden konnte.
  • Die so geschriebenen Informationen konnten gelöscht werden durch Erhitzen des Speichermaterials bei auf 250ºC in atmosphärischer Luft.
  • Beispiel 10
  • Das Speichermaterial, wie es in Figg. 17A und 178 dargestellt ist, wurde hergestellt.
  • Gemäß diesem Beispiel wurde ein Träger 1 aus MgO verwendet. Dann wurde der Y-Ba-Cu-O-Film auf dem MgO-Träger 1 durch das Ionenklusterstrahlverfahren gebildet, so daß der leitfähige Oxidfilm (2) gebildet wurde. Die Filmbildungsbedingungen waren wie folgt: Y, BaO und Cu wurden unabhängig voneinander als Verdampfungsquelle verwendet, Y wurde ionisiert mit einem Ionisierungsstrom von 5 mA und einer Beschleunigungsspannung von 0,5 kV, BaO und Cu wurden ionisiert mit einem Ionisierungsstrom von 100 mA und einer Beschleunigungsspannung von 1 kV und die Temperatur des Trägers wurde auf 420ºC eingestellt.
  • Der Film wurde mit einem Sauerstoffgas gebildet, das in Kontakt damit gebracht wurde, so daß ein Film mit einer Dicke von 6000 Å gebildet wurde. Dann wurde durch das übliche Widerstandsheizverfahren Silber als eine sauerstoffdurchlässige Verbindung gebildet, so daß es als Schutzschicht (4) diente und eine Dichte von 1000 Å aufwies. Dann wurden durch das übliche Mikrobearbeitungsverfahren die Vertiefungen und Erhebungen mit einem Wiederholungsabstand von 0,5 µm und einer Höhe von 0,5 µm gebildet, wie in Fig. 17 dargestellt. Das Ergebnis des gemessenen elektrischen spezifischen Widerstandes war 1×10&supmin;³ Ω cm. Informationen können in das so hergestellte Speichermaterial ähnlich wie in Beispiel 9 geschrieben werden. In diesem Fall betrug die Entfernung zwischen der Schutzschicht (4) des Speichermaterials und der Nadelelektrode 50 Å und die Spannung, die daran angelegt wurde, betrug 50 V. Die Anzahl der Anwendungen von Impulsen und der spezifische elektrische Widerstand sind in Fig. 15 dargestellt.
  • Gemäß diesem Beispiel konnte die leitfähige Oxidschicht (2) physikalisch geschützt werden, da die Schutzschicht (4) gebildet wurde.
  • So gespeicherte Informationen konnten mit einer Hitze von 250ºC gelöscht werden.
  • Beispiele 11 und 12
  • Das Speichermaterial, das in Fig. 18 dargestellt ist, wurde in einer Weise ähnlich der gemäß den Beispielen 9 und 10 hergestellt mit den Materialien, die in Tabelle 1 dargestellt sind, und die dazu verwendet wurde, um den Träger (1), die Elektrode (3), die leitfähige Oxidschicht (2) und die Schutzschicht (4) herzustellen. Die Elektrode (3) wurde hergestellt durch ein übliches Verdampfungsverfahren. Die leitfähige Oxidschicht (2) wurde ähnlich wie in Beispiel 10 hergestellt durch das Verfahren mit einem Strahl aus verbundenen Klustern (joined cluster beam). Dann wurden die Vertiefungen und Erhebungen mit einem Wiederholungsabstand von 0,4 µm und einer Höhe von 1 µm durch ein Mikrobearbeitungsverfahren gebildet. Die Vertiefungen und Erhöhungen wurden gebildet in der Gestalt eines Wirbels, der von der Mitte des Trägers ausgeht (1). Die Schutzschicht (4) wurde durch ein beliebiges Verfahren hergestellt, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus dem Bedampfungsverfahren, dem Rotationsbeschichtungsverfahren und dergleichen.
  • Gemäß Beispiel 11 wurde Siliconöl, das ein sauerstoffdurchlässiges Material ist, zur Bildung der Schutzschicht (4) verwendet. Gemäß Beispiel 12 wurde Al, das in der Lage ist, Sauerstoff zu absorbieren, verwendet zur Bildung der Schutzschicht (4).
  • Gemäß Beispiel 11 konnte Information geschrieben und gelöscht werden ähnlich wie in Beispiel 10.
  • Gemäß Beispiel 12 diffundierte Sauerstoff, der im leitfähigen Oxidinaterial enthalten war, aufgrund von Hitze und wurde in der Schutzschicht (4) absorbiert, wenn Informationen ähnlich wie in Beispiel 10 geschrieben wurden.
  • Die gespeicherte Information konnte nicht gelöscht werden, weil der Sauerstoff in der Schutzschicht absorbiert war, wenn die Information geschrieben wurde. Tabelle 1
  • Beispiel 13
  • Das Speichermaterial, das in Fig. 1B dargestellt ist, wurde hergestellt. Glas (Coning 7059) wurde eingesetzt, um als Träger (1) zu dienen, und ein Cr-Film mit 30 Å Dicke und Au-Film mit 500 Å Dicke wurden auf den Träger (1) durch das Widerstandsheizverfahren aufgeschichtet, so daß die Elektrode (3) gebildet wurde. Darüber hinaus wurde ein Y-Ba-Cu-O-Film von 3000 Å durch das RF- Magnetronsputterverfahren darauf geschichtet, so daß die leitfähige Oxidschicht (2) gebildet wurde. Die Filme wurden gebildet durch Verwendung eines Sputtergases bei 5×10&supmin;³ Torr, das aus 50% Ar und 50% O&sub2; bestand, wobei die Sputterenergie auf 150 W und die Temperatur des Träger auf 300ºC eingestellt wurde. Der so gebildete Y-Ba-Cu-O-Film zeigte einen elektrischen spezifischen Widerstand von 1 Ω cm.
  • Informationen wurden in das so hergestellte Speichermaterial unter Verwendung einer Wolframnadelelektrode eingeschrieben, nachdem der Druck um das Speichermaterial herum auf 10&supmin;³ Torr verringert worden war. Die Entfernung zwischen dem vorderen Teil der Nadelelektrode und der leitfähigen Oxidschicht (2) wurde auf etwa 15 Å eingestellt, und Spannungsimpulse von 5 V wurden zwischen der Nadelelektrode und der leitfähigen Oxidschicht (2) angelegt. Als Ergebnis wurde ein Bereich der leitfähigen Oxidschicht (2) erhitzt, was dazu führ te, daß der elektrische spezifische Widerstand geändert wurde.
  • Die Beziehung zwischen der Anzahl der Anwendungen der Spannungsimpulse und der Änderung des elektrischen spezifischen Widerstandes ist in Fig. 14 dargestellt. Eine Vielzahl von Bereichen, deren Eigenschaften geändert worden waren, wurden gebildet durch Abtasten mit der Nadelelektrode in der XY-Richtung, so daß eine große Menge von mehrwertigen Informationen in das Speichermaterial eingeschrieben wurden.
  • Gemäß diesem Beispiel wird die Speicherkapazität bestimmt in Abhängigkeit von der Gestalt des vorderen Teils der Nadelelektrode und der Positioniergenauigkeit der Nadelelektrode. Da der vordere Teil der Nadelelektrode üblicherweise einen Krümmungsradius von 1 nm besitzt, hat die Speicherzelle eine ähnliche Größe. Darüber hinaus kann die Positioniergenauigkeit auf eine Auflösungsleistung von 0,02 nm eingestellt werden.
  • Die gespeicherten Information konnte gelöscht werden durch Erhitzen auf 250ºC.
  • Beispiel 14
  • Das Speichermaterial, das in Fig. 1A dargestellt ist, wurde hergestellt. TiSrO&sub3; wurde eingesetzt zur Bildung des Trägers 1, und ein Y-Ba-Cu-O-Film wurde darauf aufgebracht durch das Ionenklusterstrahlverfahren, so daß die leitfähige Oxidschicht (2) gebildet wurde. Die Filme wurden gebildet unter Verwendung von Y, BaO und Cu als Verdampfungsquelle. Y wurde ionisiert mit einem Ionisierungsstrom von 50 mA und einer Beschleunigungsspannung von 0,5 kV, und BaO und Cu wurden ionisiert mit einem Ionisierungsstrom von 100 mA und einer Beschleunigungspannung von 1 kV. Die Temperatur des Trägers wurde zu diesem Zeitpunkt auf 420ºC eingestellt. Die Filme wurden gebildet unter Einwirkung eines Sauerstoffgases bei 4×10&supmin;³ Torr. Die Film dicke wurde auf 1000 Å eingestellt. Der so hergestellte Y-Ba-Cu-O-Film zeigte einen elektrischen spezifischen Widerstand von 1×10&supmin;² Ω cm.
  • Ähnlich wie in Beispiel 13 konnten Informationen in das so gebildete Speichermaterial eingeschrieben werden. Die Entfernung zwischen der Nadelelektrode und der leitfähigen Oxidschicht 2 wurde so eingestellt, daß sie etwa 10 Å betrug, und die angelegte Spannung wurde auf 5 V eingestellt. Die Beziehung zwischen der Anzahl der angelegten Impulse und dem elektrischen spezifischen Widerstand ist in Fig. 16 dargestellt.
  • Die gespeicherten Informationen konnten ähnlich wie in Beispiel 13 gelöscht werden.
  • Beispiel 15
  • Ähnlich wie in Beispiel 13 wurde ein Speichermaterial hergestellt, wobei MgO- Einkristalle als Träger (1) verwendet wurden, Ag (Dicke 500 Å) als Elektrode (2) eingesetzt wurde, der Y-Ba-Cu-O-Film als leitfähige Oxidschicht eingesetzt wurde und die Filmbildungsbedingung der Trägertemperatur 500ºC lautete. Die Filmdicke und die Zusammensetzung der Materialien wurden gleich eingerichtet wie in Beispiel 13. Der so hergestellte Y-Ba-Cu-O-Film zeigte eine elektrischen spezifischen Widerstand von 2×10&supmin;³ Ω cm.
  • Im wesentlichen ähnlich wie in Beispiel 13 konnten Informationen in das so hergestellte Speichermaterial eingeschrieben werden. Die Beziehung zwischen der Anzahl der angelegten Impulse und des spezifischen elektrischen Widerstandes gestaltete sich so, wie in Fig. 16 dargestellt.
  • Gespeicherte Informationen konnten gelöscht werden durch Erhitzen auf 300ºC in atmosphärischer Luft.
  • Beispiel 16
  • Das Speichermaterial, das in Fig. 38 dargestellt ist, wurde hergestellt. Ähnlich wie in Beispiel 14 wurden die Elektrode (3) und die leitfähige Oxidschicht (2) auf dem Träger (1) gebildet, und weiter wurde Ag, das als Schutzfilm (4) diente, gebildet. Die so erzeugte Ag-Schicht wurde mit Hilfe des Widerstandsheizverfahrens so eingestellt, daß sie eine Dicke von 100 Å besaß.
  • Da der Schutzfilm des Speichermaterials gemäß dieser Ausführungsform aus Ag bestand, zeigte er Sauerstoffdurchlässigkeit. Deshalb konnten Einschreiben und Löschen von Informationen ähnlich wie in Beispiel 14 durchgeführt werden mit hervorragender Stabilität gegenüber Verschlechterung im Laufe der Zeit.
  • Beispiel 17
  • Ähnlich wie in Beispiel 16 wurden die Elektrode (3) und die leitfähige Oxidschicht (2) auf dem Träger (1) gebildet, und weiter wurde die Schutzschicht (4), die aus Ti bestand, darauf gebildet. Die Ti-Schicht wurde durch das EB- Bedampfungsverfahren so gebildet, daß sie eine Dicke von 500 Å besaß.
  • Da das Speichermaterial gemäß diesem Beispiel den Schutzfilm (4) aus Ti besaß, diffundierte Sauerstoff in den Schutzfilm (4). Deshalb konnten Informationen ähnlich wie in Beispiel 16 eingeschrieben werden. Gemäß diesem Beispiel diffundierte der Sauerstoff, der aus der leitfähigen Oxidschicht (2) entfernt wurde, in den Schutzfilm (4), so daß TiOx gebildet wurde. Deshalb konnte die Erfordernis, im Vakuum zu schreiben, beseitigt werden. Darüber hinaus konnte die Stabilität verbessert werden.
  • Ausführungsform 18
  • Das Speichermaterial, das in Fig. 21 dargestellt ist, wurde hergestellt. Ähnlich wie in Beispiel 15 wurden die Elektrode (3) und die leitfähige Oxidschicht (2) auf dem Träger (1) gebildet. Weiter wurde mit Hilfe des Widerstandsheizverfahrens ein Ag-Film mit 50 Å Dicke darauf aufgeschichtet. Dann wurde nur der Ag-Film durch das fotolithografische Verfahren in ein Muster überführt, so daß die Schutzschicht (4) aus Elementen mit Abmessungen von 0,3 µm x 0,3 µm bestand, die auf einen Abstand von 0,3 µm angeordnet waren.
  • Ähnlich wie in Beispiel 15 konnte Schreiben und Löschen von Informationen auf das und von dem so hergestellten Speichermaterial durchgeführt werden. Da Ag die Eigenschaft besaß, Sauerstoff durchzulassen, konnte Sauerstoff in die leitfähige Oxidschicht (2) eingeleitet werden oder aus ihr entfernt werden ähnlich wie in Beispiel 15, in dem kein Ag eingesetzt wurde. Darüber hinaus konnte, da die Schutzschicht (4) zum Zeitpunkt des Ablesens als Markierung diente, die Ablesegenauigkeit verbessert werden.
  • Die einzelnen Bestandteile, die in den Zeichnungen als Umriß dargestellt oder als Block ausgeführt sind, sind auf dem Gebiet der Informationsspeicherung nach dem Stand der Technik bekannt, und ihre spezifische Konstruktion und ihr spezifischer Betrieb sind nicht kritisch im Bezug auf den Betrieb oder die beste Verfahrensweise zum Ausführen der Erfindung.

Claims (7)

1. Datenspeichermaterial, umfassend eine Oxidschicht (2), die auf einem Träger (1) befestigt ist, und eine Schutzschicht (4), die entweder aus einem sauerstoffdurchlässigen Material oder einem sauerstoffabsorbierenden Material hergestellt ist, wobei die Oxidschicht (2) zwischen dem Träger (1) und der Schutzschicht (4) getragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Oxidschicht ein Oxid umfaßt, das seine kristalline Struktur in Reaktion auf eine Änderung der darin enthaltenen Sauerstoffmenge ändert, und eine Vielzahl von Vertiefungen und Erhebungen zum Schreiben oder Speichern von Informationen besitzt, wobei die Oxidschicht so gestaltet ist, daß zwischen den Erhebungen ein Abstand von 1 µm bis 0,4 µm eingehalten wird und die Erhebungen eine Höhe von 3 µm bis 0,2 µm aufweisen.
2. Datenspeichermaterial nach Anspruch 1, worin die Schutzschicht Ag oder Si- Öl umfaßt.
3. Datenspeichermaterial nach Anspruch 1, worin die Schutzschicht Al oder Ti oder Cr umfaßt.
4. Datenspeichermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Oxidschicht YBa&sub2;Cu&sub3;O7-x umfaßt (0 < x < 1).
5. Datenspeichermaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, in dem die Oxidschicht Er-Ba-Cu-O umfaßt.
6. Verfahren zur Speicherung von Informationen, umfassend die Schritte, daß nach Maßgabe von Informationssignalen an die Vertiefungen oder Erhebungen des Datenspeichermaterials, das in einem der Ansprüche 1 bis 5 beansprucht wird, eine Spannung angelegt wird oder Licht auf sie aufgestrahlt wird, um so die Oxidschicht zu erhitzen und dadurch eine Vielzahl von Bereichen zu bilden, die verschiedene Mengen Sauerstoff enthalten, wodurch Informationen gespeichert werden.
7. Verfahren zum Auslesen gespeicherter Informationen, das es umfaßt, daß ein Speichermaterial bereitgestellt wird, wie es in einem der Ansprüche 1 bis 5 beansprucht wird und auf dem mit Hilfe des Verfahrens nach Anspruch 6 Informationen gespeichert wurden, und Bereiche des Materials nachgewiesen werden, die verschiedene Sauerstoffkonzentrationen enthalten, durch Nachweis des elektrischen Widerstandes oder der Lichtreflexionsfähigkeit eines jeden der Bereiche.
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