JP2788313B2 - 記憶装置 - Google Patents
記憶装置Info
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- JP2788313B2 JP2788313B2 JP34181589A JP34181589A JP2788313B2 JP 2788313 B2 JP2788313 B2 JP 2788313B2 JP 34181589 A JP34181589 A JP 34181589A JP 34181589 A JP34181589 A JP 34181589A JP 2788313 B2 JP2788313 B2 JP 2788313B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- recording medium
- storage device
- recording
- needle probe
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- Signal Processing For Digital Recording And Reproducing (AREA)
- Optical Recording Or Reproduction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はコンピュータ等のファイル記憶装置、特に大
容量化に好適な記憶装置に関する。
容量化に好適な記憶装置に関する。
（従来の技術） 従来のファイル記憶装置としては、磁気ディスクが用
いられており、更に光磁気ディスク、光ディスク等の実
用も始まっている。これら装置内によって達成出来る記
録密度は、108/cm2程度が限界と考えられている。これ
らの容量の限界を超える為の手法として、プロブスカイ
ト型酸化物の超伝導状態と正常状態とを２値信号に対応
させ、超伝導状態と正常状態との転移を、水素イオン及
び酸素イオンの照射によって行うという方法が提案され
ている（特開昭63−268087号公報参照）。
いられており、更に光磁気ディスク、光ディスク等の実
用も始まっている。これら装置内によって達成出来る記
録密度は、108/cm2程度が限界と考えられている。これ
らの容量の限界を超える為の手法として、プロブスカイ
ト型酸化物の超伝導状態と正常状態とを２値信号に対応
させ、超伝導状態と正常状態との転移を、水素イオン及
び酸素イオンの照射によって行うという方法が提案され
ている（特開昭63−268087号公報参照）。
（発明が解決しようとしている問題点） しかしながら上記の方法では、読み出しの際に所定の
ビットが超伝導状態にあるか、正常状態にあるかを判定
しなければならない為、記録媒体を超伝導転移温度（T
c）以下に保持することが必要となる。
ビットが超伝導状態にあるか、正常状態にあるかを判定
しなければならない為、記録媒体を超伝導転移温度（T
c）以下に保持することが必要となる。
酸化物超伝導のTcは高いもので100K前後であって、従
ってこの装置を動作されるには液体窒素等の冷媒か、ヘ
リウム冷凍機の様な冷却手段が必要であり、装置の大型
化や設計上の制約を免れない。
ってこの装置を動作されるには液体窒素等の冷媒か、ヘ
リウム冷凍機の様な冷却手段が必要であり、装置の大型
化や設計上の制約を免れない。
更に情報の記録に超伝導−常伝導の二つの状態の遷移
を用いる為、２値のディジタル記録にしか使用出来ず、
多値記録やアナログ記録用に用いることは出来ない。
を用いる為、２値のディジタル記録にしか使用出来ず、
多値記録やアナログ記録用に用いることは出来ない。
従って本発明の目的は上記従来技術の問題点を解決
し、コンピュータ等のファイル記憶装置、特に大容量化
に好適な記憶装置を提供することにある。
し、コンピュータ等のファイル記憶装置、特に大容量化
に好適な記憶装置を提供することにある。
（問題点を解決する為の手段） 上記目的は以下の本発明によって達成される。
即ち、本発明は、電気的特性が酸素含有量に応じて変
化する酸化物導電体を少なくとも構成要素とする記録媒
体と、上記記録媒体を構成する酸化物導電体の酸素含有
量を局所的に変化させる手段と、上記記録媒体を構成す
る酸化物導電体の電気的特性を局所的に検出する手段と
を有することを特徴とする記憶装置である。
化する酸化物導電体を少なくとも構成要素とする記録媒
体と、上記記録媒体を構成する酸化物導電体の酸素含有
量を局所的に変化させる手段と、上記記録媒体を構成す
る酸化物導電体の電気的特性を局所的に検出する手段と
を有することを特徴とする記憶装置である。
（作用） 本発明は、酸化物導電体の電気的特性の違いによって
信号を記憶することにより、室温での使用を可能とし、
従って装置の小型化、設計上の制限の緩和を図ったもの
である。
信号を記憶することにより、室温での使用を可能とし、
従って装置の小型化、設計上の制限の緩和を図ったもの
である。
更には電気的特性の違いを多値的に又は連続的に記憶
することにより、多値記録やアナログ記録にも対応出来
る様にしたものである。
することにより、多値記録やアナログ記録にも対応出来
る様にしたものである。
（実施例） 次ぎに実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明す
る。
る。
実施例１ 第１図に本装置の第１の実施形態を示す。
１はステージであり、２は記録媒体でステージに固定
されている。３はステージをＸ、Ｙ、Ｚ方向に駆動する
為の粗動機構であり、４は粗動駆動回路である。５は記
録・再生用針状プローブであり、６は針状プローブの高
さと位置を調整する為の微動機構で、圧電素子を用いて
駆動される。７は信号検出回路、８は微動駆動機構、９
は記録用パルス電圧印加回路であり、４、７、８、９は
マイクロコンピュータ10によって制御されている。記録
媒体及び針状プローブの周辺は窒素雰囲気に保たれてい
る。
されている。３はステージをＸ、Ｙ、Ｚ方向に駆動する
為の粗動機構であり、４は粗動駆動回路である。５は記
録・再生用針状プローブであり、６は針状プローブの高
さと位置を調整する為の微動機構で、圧電素子を用いて
駆動される。７は信号検出回路、８は微動駆動機構、９
は記録用パルス電圧印加回路であり、４、７、８、９は
マイクロコンピュータ10によって制御されている。記録
媒体及び針状プローブの周辺は窒素雰囲気に保たれてい
る。
針状プローブは、φ１のタングステン針の先端を90゜
のコーンとなる様に機械的に研磨した後、高真空中で高
電界を印加し、表面原子を蒸発させたものを用いてい
る。
のコーンとなる様に機械的に研磨した後、高真空中で高
電界を印加し、表面原子を蒸発させたものを用いてい
る。
記録媒体はMgO単結晶基板上に高周波スパッタリング
法によりＹ−Ba−Cu−Ｏ薄膜を3,000Å成膜し、酸素雰
囲気中で900℃に１時間保持した後5K/min.で徐冷したも
のに、その端部に取り出し電極としてCr及びAuを夫々5,
000Å及び1,000Åの厚さに真空蒸着法により成膜したも
のである。
法によりＹ−Ba−Cu−Ｏ薄膜を3,000Å成膜し、酸素雰
囲気中で900℃に１時間保持した後5K/min.で徐冷したも
のに、その端部に取り出し電極としてCr及びAuを夫々5,
000Å及び1,000Åの厚さに真空蒸着法により成膜したも
のである。
本装置の針状プローブの微動機構は公知の技術であ
り、１Å程度の分解能で位置の制御が可能である。
り、１Å程度の分解能で位置の制御が可能である。
本装置による記録は次の様にして行う。記録媒体の所
定位置の上部に針状プローブの位置を合わせた後、針状
プローブの高さを調整する。この時、針状プローブと記
録媒体の間に1Vの電圧を印加し、トンネル電流が10-9A
となる様にした。続いて記録の為に針状プローブと記録
媒体との間にパルスを印加する。このパルスは電圧10
V、印加時間は１μsec.である。
定位置の上部に針状プローブの位置を合わせた後、針状
プローブの高さを調整する。この時、針状プローブと記
録媒体の間に1Vの電圧を印加し、トンネル電流が10-9A
となる様にした。続いて記録の為に針状プローブと記録
媒体との間にパルスを印加する。このパルスは電圧10
V、印加時間は１μsec.である。
本装置による読み出しは次の様な方法で行う。上記と
同様の方法で針状プローブの位置と高さを合わせた後、
針状プローブの高さを適当な振幅（ここでは１Å）で振
動させ、トンネル電流の変化をこの振動に周期させてロ
ックイン・アンプにより読み取る。記録されている場合
とされていない場合とでは、上記の様にして読み取る信
号の大きさは約20倍の違いがあり判別可能である。
同様の方法で針状プローブの位置と高さを合わせた後、
針状プローブの高さを適当な振幅（ここでは１Å）で振
動させ、トンネル電流の変化をこの振動に周期させてロ
ックイン・アンプにより読み取る。記録されている場合
とされていない場合とでは、上記の様にして読み取る信
号の大きさは約20倍の違いがあり判別可能である。
又、記録の際、パルスを１度印加した場合と２度印加
した場合とでは、やはり検出される信号の大きさが違う
為、これを利用して多値の記録が可能である。
した場合とでは、やはり検出される信号の大きさが違う
為、これを利用して多値の記録が可能である。
実施例２ 本実施例では第３図に示す方法で入力を行う。15は結
像光学系で、16はシャッター、17は実施例１で述べたも
のと同じ記録媒体である。シャッターを開放すると記録
媒体上に画像が結像され、記録媒体上の各位置で光量に
応じ酸化物薄膜の特性が変化する。
像光学系で、16はシャッター、17は実施例１で述べたも
のと同じ記録媒体である。シャッターを開放すると記録
媒体上に画像が結像され、記録媒体上の各位置で光量に
応じ酸化物薄膜の特性が変化する。
読み出しは実施例１と同様に行う。情報は連続的に記
録されており、前記の針状プローブの制御精度の許す範
囲の分解能で読み出すことが出来る。又は針状プローブ
をスキャンしながら連続的に読み出すことも可能であ
る。
録されており、前記の針状プローブの制御精度の許す範
囲の分解能で読み出すことが出来る。又は針状プローブ
をスキャンしながら連続的に読み出すことも可能であ
る。
この方法によれば、画像の様な多量の情報を瞬時に入
力することが可能である。
力することが可能である。
本装置の動作原理について簡単に説明する。本装置の
針状プローブとその動作機構は走査トンネル顕微鏡（ST
M）として公知のものである。記録媒体に用いた記録材
料は高温超伝導物質の一種でバルク状態での安定な組成
はYBa2Cu3O７−δであるが、薄膜の場合は作成条件によ
りこれからズレることもある。酸素量７−δは6.0乃至
6.8の間の値を取り得て、酸素量が増すほど電気抵抗が
下がる。特に6.5付近で電子状態は半導体から金属的な
状態に変化する。酸素量は加熱することなどで容易に変
化させられる。
針状プローブとその動作機構は走査トンネル顕微鏡（ST
M）として公知のものである。記録媒体に用いた記録材
料は高温超伝導物質の一種でバルク状態での安定な組成
はYBa2Cu3O７−δであるが、薄膜の場合は作成条件によ
りこれからズレることもある。酸素量７−δは6.0乃至
6.8の間の値を取り得て、酸素量が増すほど電気抵抗が
下がる。特に6.5付近で電子状態は半導体から金属的な
状態に変化する。酸素量は加熱することなどで容易に変
化させられる。
実施例１で針状プローブと記録媒体の間にパルスが印
加されたときに大きなトンネル電流が流れて、記録媒体
表面が加熱され、第２図の様に酸素量の少ない領域が発
生しているものと思われる。
加されたときに大きなトンネル電流が流れて、記録媒体
表面が加熱され、第２図の様に酸素量の少ない領域が発
生しているものと思われる。
実施例２の場合には入射する光の強さに応じて酸素が
表面から抜け出る。
表面から抜け出る。
読み出し方法は、STMによる表面の仕事関数の分布を
調べる方法として公知の技術である。即ち、トンネル電
流Ｊは近似的に次式で与えられる。
調べる方法として公知の技術である。即ち、トンネル電
流Ｊは近似的に次式で与えられる。
ここで定数であり、ｖは印加電圧、ｚは記録媒体から
針状プローブまでの距離、φは記録媒体表面仕事関数で
ある。このとき、針状プローブを微妙な振幅で上下させ
ると、Ｊの変化からφを読み取ることが出来る。本装置
の読み出し方法はこの原理によっている。
針状プローブまでの距離、φは記録媒体表面仕事関数で
ある。このとき、針状プローブを微妙な振幅で上下させ
ると、Ｊの変化からφを読み取ることが出来る。本装置
の読み出し方法はこの原理によっている。
上記の説明から明らかな様に記録媒体に用いる記録層
の材料は、上記実施例に限定されるものではなく、酸素
量の変化により電気的特性が変化する酸化物なら使用可
能であり、例えば、Nd1.85Ce0.15CuO４−δ、SrTiO
３−δ、EuO１−δ、YFe2O４−δ等の酸化物を用いるこ
とが出来る。
の材料は、上記実施例に限定されるものではなく、酸素
量の変化により電気的特性が変化する酸化物なら使用可
能であり、例えば、Nd1.85Ce0.15CuO４−δ、SrTiO
３−δ、EuO１−δ、YFe2O４−δ等の酸化物を用いるこ
とが出来る。
又、針状プローブの材質や作製方法は本実施例に示さ
れたものに限定されるものではなく、他の材質や方法に
よっても差し支えないことは明らかである。
れたものに限定されるものではなく、他の材質や方法に
よっても差し支えないことは明らかである。
実施例３ 本実施例に用いた記録媒体は、第４図に示す様にMgO
単結晶基板18上にＹ−Ba−Cu−Ｏ薄膜5,00Å19を成膜
し、実施例１と同様の熱処理をした後、電子線描画によ
り、幅0.2μｍの溝20を格子状に形成したものである。
第５図は上面図を示す。この凸部21を記録ビットとす
る。
単結晶基板18上にＹ−Ba−Cu−Ｏ薄膜5,00Å19を成膜
し、実施例１と同様の熱処理をした後、電子線描画によ
り、幅0.2μｍの溝20を格子状に形成したものである。
第５図は上面図を示す。この凸部21を記録ビットとす
る。
装置の全体は実施例１に示したものと同様で、書き込
みの際は針状プローブを記録媒体表面に接触させ、針状
プローブと記録媒体との間に10v、１μsec.のパルスを
印加する。
みの際は針状プローブを記録媒体表面に接触させ、針状
プローブと記録媒体との間に10v、１μsec.のパルスを
印加する。
読み出しの際は、同様に針状プローブを記録ビットに
接触させ、交流又は直流のバイアス電圧を印加し、流れ
る電流を測定する。
接触させ、交流又は直流のバイアス電圧を印加し、流れ
る電流を測定する。
ビットに記録されている場合は、ビット表面に酸素欠
乏による高抵抗部分が作られている為、流れる電流は小
さい。
乏による高抵抗部分が作られている為、流れる電流は小
さい。
（発明の効果） 本発明によれば、記録媒体上での記録位置の決定は、
オングストローム単位で制御可能である為、極めて高密
度の記録が可能である他、室温で使用可能である為、冷
却手段を必要とせず、装置全体を小型化出来、又、設計
も簡単に行える。
オングストローム単位で制御可能である為、極めて高密
度の記録が可能である他、室温で使用可能である為、冷
却手段を必要とせず、装置全体を小型化出来、又、設計
も簡単に行える。
第１図は、本発明の実施例の構成図。 第２図は、記録の状態を示す説明図。 第３図は、実施例２の記録方法の説明図。 第４図は、実施例３の記録媒体の断面図。 第５図は、実施例３の記録媒体の上面図。 1:ステージ、2:記録媒体 3:粗動機構、4:粗動駆動回路 5:針状プローブ、6:微動機構 7:記録再生回路、8:微動駆動回路 9:パルス印加回路 10:マイクロ・コンピュータ 11:MgO基板、12:Y−Ba−Cu−Ｏ薄膜 13:針状プローブ 14:記録箇所（酸素欠乏部分） 15:結像光学系、16:シャッター 17:記録媒体、18:MgO基板 19:酸化物導電体層、20:ミゾ 21:記録用ビット
フロントページの続き (72)発明者 山本 敬介 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 金子 典夫 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−87338（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−208299（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G11B 9/00 G11B 11/12 G11B 7/00
Claims (9)
- 【請求項１】電気的特性が酸素含有量に応じて変化する
酸化物導電体を少なくとも構成要素とする記録媒体と、
上記記録媒体を構成する酸化物導電体の酸素含有量を局
所的に変化させる手段と、上記記録媒体を構成する酸化
物導電体の電気的特性を局所的に検出する手段とを有す
ることを特徴とする記憶装置。 - 【請求項２】酸化物導電体が、Ln、AE、Cu及びＯ（Ln＝
Ｙ又はランタノイド、AE＝Sr又はBa）よりなる請求項１
に記載の記憶装置。 - 【請求項３】記録媒体を構成する酸化物導電体の表面に
周期的な凹凸を形成し、これを記録用ビットとして用い
る請求項１に記載の記憶装置。 - 【請求項４】酸素含有量を局所的に変化させる手段が、
記録媒体表面に近接した針状プローブと記録媒体との間
にトンネル電流を流す手段である請求項１に記載の記憶
装置。 - 【請求項５】酸素含有量を局所的に変化させる手段が、
記録媒体表面に接触した針状プローブと記録媒体の間に
電圧を印加して電流を流す手段である請求項１に記載の
記憶装置。 - 【請求項６】酸素含有量を局所的に変化させる手段が、
光学系により記録媒体表面に像を結ばせる手段である請
求項１に記載の記憶装置。 - 【請求項７】電気的特性を局所的に検出する手段が、記
録媒体表面とそれに近接した針状プローブの間に流れる
トンネル電流を検出する手段である請求項１に記載の記
憶装置。 - 【請求項８】電気的特性を局所的に検出する手段が、記
録媒体表面に接触した針状プローブと記録媒体の間に電
圧を印加し、電流を検出する手段である請求項１に記載
の記憶装置。 - 【請求項９】針状プローブの位置調整の機構が、少なく
とも圧電素子を用いた微動機構を有する請求項４、５、
７又は８に記載の記憶装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34181589A JP2788313B2 (ja) | 1989-12-29 | 1989-12-29 | 記憶装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34181589A JP2788313B2 (ja) | 1989-12-29 | 1989-12-29 | 記憶装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03203840A JPH03203840A (ja) | 1991-09-05 |
| JP2788313B2 true JP2788313B2 (ja) | 1998-08-20 |
Family
ID=18348974
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34181589A Expired - Fee Related JP2788313B2 (ja) | 1989-12-29 | 1989-12-29 | 記憶装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2788313B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002074654A (ja) * | 2000-08-23 | 2002-03-15 | Tdk Corp | 機能素子の製造方法および機能素子 |
-
1989
- 1989-12-29 JP JP34181589A patent/JP2788313B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03203840A (ja) | 1991-09-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |