JP2880180B2 - 記憶媒体 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、コンピューター等のファイル記憶装置用の
媒体に係り、特に高密度化、大記憶容量化に好適な書き
換えの可能な記憶媒体に関する。
媒体に係り、特に高密度化、大記憶容量化に好適な書き
換えの可能な記憶媒体に関する。
（従来の技術） 従来の大容量記憶装置用の記憶媒体としては、磁性材
料が使われることが多い。例えば、オーム社、磁性材料
セラミックス、桜井編、P143（昭和61年）に記載のもの
がある。
料が使われることが多い。例えば、オーム社、磁性材料
セラミックス、桜井編、P143（昭和61年）に記載のもの
がある。
又、酸化物を上記媒体として用いた例としては、超伝
導臨界温度より低温で使用することが特開昭63−268087
号公報に開示されている。
導臨界温度より低温で使用することが特開昭63−268087
号公報に開示されている。
（発明が解決しようとしている問題点） 上記従来技術において磁性材料を使用する場合は、磁
性材料の磁化状態を利用する。この為、例えば、高密度
化においては磁区の微小化と検出する信号強度の関係か
ら１μｍ程度のビット周期が限界と考えられていた。
性材料の磁化状態を利用する。この為、例えば、高密度
化においては磁区の微小化と検出する信号強度の関係か
ら１μｍ程度のビット周期が限界と考えられていた。
又、超伝導酸化物を利用した記憶媒体では、超伝導状
態を示す温度迄媒体を冷却し、この状態で酸素イオンと
水素イオンを針状照射源より照射して超伝導状態と常伝
導状態の２状態を２進法の２値信号に対応させている。
この方式では記憶容量は大きくすることが出来るが、現
在知られている超伝導体の臨界温度は約160Kより低いも
のばかりである。従って、記憶媒体を−100℃以上冷却
しなければならないので、液体窒素や液体ヘリウム等の
冷却用媒体を必要とするか、或いはクライオポンプ等特
殊な冷却装置を使用しなければならないという大きな問
題があった。
態を示す温度迄媒体を冷却し、この状態で酸素イオンと
水素イオンを針状照射源より照射して超伝導状態と常伝
導状態の２状態を２進法の２値信号に対応させている。
この方式では記憶容量は大きくすることが出来るが、現
在知られている超伝導体の臨界温度は約160Kより低いも
のばかりである。従って、記憶媒体を−100℃以上冷却
しなければならないので、液体窒素や液体ヘリウム等の
冷却用媒体を必要とするか、或いはクライオポンプ等特
殊な冷却装置を使用しなければならないという大きな問
題があった。
従って本発明の目的は、記憶容量を磁性材料使用時よ
りも大きくし、且つ特殊な冷却媒体や冷却装置を使用す
ることなく書き換え可能な記憶媒体を提供することにあ
る。
りも大きくし、且つ特殊な冷却媒体や冷却装置を使用す
ることなく書き換え可能な記憶媒体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、真空容器と、該真空容器中に封入さ
れた、酸化物に含まれる酸素量を制御し、酸素量の大小
の状態を利用して情報を記憶する酸化物層とを有するこ
とを特徴とする記憶媒体、及び酸化物に含まれる酸素量
を制御し、酸素量の大小の状態を利用して情報を記憶す
る酸化物層と、該酸化物層の表面を覆１い、該酸化物層
に形成される酸素量の大小の状態を保護するための保護
層とを有し、前記酸化物が前記保護層と電極とに挟持さ
れていることを特徴とする記憶媒体である。
れた、酸化物に含まれる酸素量を制御し、酸素量の大小
の状態を利用して情報を記憶する酸化物層とを有するこ
とを特徴とする記憶媒体、及び酸化物に含まれる酸素量
を制御し、酸素量の大小の状態を利用して情報を記憶す
る酸化物層と、該酸化物層の表面を覆１い、該酸化物層
に形成される酸素量の大小の状態を保護するための保護
層とを有し、前記酸化物が前記保護層と電極とに挟持さ
れていることを特徴とする記憶媒体である。
（作用） 酸化物に含まれる酸素量を制御し、酸化物中の酸素含
有量の大小の状態を利用し、状態の変化を信号に対応さ
せることによって、記憶容量を磁性材料使用時よりも大
きくし、且つ特殊な冷却媒体、冷却装置を使用すること
なく書き換え可能な記憶媒体を提供することが出来る。
有量の大小の状態を利用し、状態の変化を信号に対応さ
せることによって、記憶容量を磁性材料使用時よりも大
きくし、且つ特殊な冷却媒体、冷却装置を使用すること
なく書き換え可能な記憶媒体を提供することが出来る。
即ち、光或いは熱等により酸化物中の酸素量が変化す
ることを利用し、この酸素量の変化により上記酸化物の
物性は大きく変化する。例えば、YBa2Cu3O７−δ（０＜
δ＜１）では、δが0.5程度より小さい場合は、結晶構
造はorthorhombicであり、大きい場合はtetragonalであ
る。orthorhombic構造では超伝導性を示すが、tetragon
al構造では半導体的な電気特性を示す。この酸化量の変
化に伴なう結晶構造の変化により、例えば、電気抵抗や
反射率等が変化する。
ることを利用し、この酸素量の変化により上記酸化物の
物性は大きく変化する。例えば、YBa2Cu3O７−δ（０＜
δ＜１）では、δが0.5程度より小さい場合は、結晶構
造はorthorhombicであり、大きい場合はtetragonalであ
る。orthorhombic構造では超伝導性を示すが、tetragon
al構造では半導体的な電気特性を示す。この酸化量の変
化に伴なう結晶構造の変化により、例えば、電気抵抗や
反射率等が変化する。
本発明では、酸化物中の酸素量を光又は熱により変化
させ、これに伴う電気抵抗や反射率等の物性の変化を利
用して信号の記憶を行うことが出来る。
させ、これに伴う電気抵抗や反射率等の物性の変化を利
用して信号の記憶を行うことが出来る。
（実施例） 以下本発明の記憶媒体の詳細を実施例により説明す
る。
る。
実施例１ 第１図は本実施例の記憶媒体の概略図である。
１は基板であり、ここでは酸化マグネシウム（MgO）
単結晶を用いた。２及び４は電極であり、２は銀（A
g）、４はITOの蒸着膜である。３はYBa2Cu3O７−δ酸化
物層、５は石英ガラス等の透明体である。又、４及び５
の間は約10-3Torrに減圧してある。
単結晶を用いた。２及び４は電極であり、２は銀（A
g）、４はITOの蒸着膜である。３はYBa2Cu3O７−δ酸化
物層、５は石英ガラス等の透明体である。又、４及び５
の間は約10-3Torrに減圧してある。
作製方法は以下の様である。先ず、酸化マグネシウム
基板１上に真空蒸着により銀電極を約5,000Åの厚みに
蒸着する。次にYBa2Cu3O７−δ酸化物層をRFマグネトロ
ンスパッタ法で約１μｍの厚みに蒸着し、約900℃で１
時間熱処理し、酸化物層中の酸素量をδ≒0.59とした。
この酸化物層の上にITO電極を4,000Åの厚みに蒸着す
る。これを通常のパターニング技術により第１図に示す
様に0.5μｍの間隔で凹凸を設ける。凹凸の大きさは電
極部も含めて7,000Åである。
基板１上に真空蒸着により銀電極を約5,000Åの厚みに
蒸着する。次にYBa2Cu3O７−δ酸化物層をRFマグネトロ
ンスパッタ法で約１μｍの厚みに蒸着し、約900℃で１
時間熱処理し、酸化物層中の酸素量をδ≒0.59とした。
この酸化物層の上にITO電極を4,000Åの厚みに蒸着す
る。これを通常のパターニング技術により第１図に示す
様に0.5μｍの間隔で凹凸を設ける。凹凸の大きさは電
極部も含めて7,000Åである。
この様して作製した媒体を石英ガラス５を用いて真空
封入する。内部の圧力は約３×10-3Torrである。１個の
記憶素子は0.5×0.5μm2の大きさで、これを一次元に５
個配列した。ITO電極と銀電極間の電気抵抗は、室温で
約１乃至10Ω程度であったが、ITO電極部に半導体レー
ザー（波長780nm、出力10mW）を照射すると、電極間の
電気抵抗および無照射部分に対して約10％大きくなっ
た。これはレーザー光の照射により照射部の温度が上昇
し、この為凸部の酸化物中より酸素が抜けた為に、室温
での電気抵抗が変化したものである。この電気抵抗変化
を読み出すことにより、酸化物中に記憶された情報を読
み取ることが出来る。
封入する。内部の圧力は約３×10-3Torrである。１個の
記憶素子は0.5×0.5μm2の大きさで、これを一次元に５
個配列した。ITO電極と銀電極間の電気抵抗は、室温で
約１乃至10Ω程度であったが、ITO電極部に半導体レー
ザー（波長780nm、出力10mW）を照射すると、電極間の
電気抵抗および無照射部分に対して約10％大きくなっ
た。これはレーザー光の照射により照射部の温度が上昇
し、この為凸部の酸化物中より酸素が抜けた為に、室温
での電気抵抗が変化したものである。この電気抵抗変化
を読み出すことにより、酸化物中に記憶された情報を読
み取ることが出来る。
尚、酸素量を表わすδの値はＸ線回折法によりｃ軸の
長さより決定し、この関係を第２図に示した。又、δと
電気抵抗の関係は、正しくは、Ｙ、Ba及びCuの組成比と
も関係するが一般的には第３図の様な関係である。
長さより決定し、この関係を第２図に示した。又、δと
電気抵抗の関係は、正しくは、Ｙ、Ba及びCuの組成比と
も関係するが一般的には第３図の様な関係である。
実施例２ 本実施例の記憶媒体の概略を第４図に示す。
図中７は酸化物層３を約60℃に加熱するヒーターであ
る。作製方法は酸化物層３に凹凸をつけないこと以外は
実施例１と同様である。但し酸化物層３中に含まれる酸
素量を示すδの値は0.42であった。
る。作製方法は酸化物層３に凹凸をつけないこと以外は
実施例１と同様である。但し酸化物層３中に含まれる酸
素量を示すδの値は0.42であった。
電極２と４の間の電気抵抗は60℃で10乃至15Ωであ
り、これに実施例１と同様にレーザー光を照射すると15
％程電気抵抗が増大し、情報の記憶をすることが出来
た。
り、これに実施例１と同様にレーザー光を照射すると15
％程電気抵抗が増大し、情報の記憶をすることが出来
た。
情報の消去はヒーター７で素子全体を80℃に加熱する
ことにより行うことが出来る。
ことにより行うことが出来る。
実施例３ 第５図に本実施例の記憶媒体の概略を示す。
８は酸化物層３の保護膜であり、９は情報の書き込み
及び読み出しを行う為の針状電極である。
及び読み出しを行う為の針状電極である。
酸化物層３はErBa2Cu3O７−δであり、クラスターイ
オンビーム蒸着法を用いて蒸着した。蒸発原料はEr
2O3、BaCO3及びCuOを用い、Er成分は加速電圧1KV、イオ
ン化電流50mA、Ba及びCu成分は加速電圧2KV、イオン化
電流100mAで蒸着し、その後940℃で30分間熱処理した。
熱処理後の膜厚は3,000Åである。この上にTiO2とAl2O3
の混合物（Ti:Al＝90:10）を約100Åの厚みに真空蒸着
し、酸化物層の保護膜とした。針状電極はタングステン
である。
オンビーム蒸着法を用いて蒸着した。蒸発原料はEr
2O3、BaCO3及びCuOを用い、Er成分は加速電圧1KV、イオ
ン化電流50mA、Ba及びCu成分は加速電圧2KV、イオン化
電流100mAで蒸着し、その後940℃で30分間熱処理した。
熱処理後の膜厚は3,000Åである。この上にTiO2とAl2O3
の混合物（Ti:Al＝90:10）を約100Åの厚みに真空蒸着
し、酸化物層の保護膜とした。針状電極はタングステン
である。
情報の書き込みは、電極２と９の間に5V程度の電圧を
印加すると、酸化物層３が部分的に加熱され、この為に
酸素が周辺に拡散する。この結果、周辺部との電気抵抗
が変化し、情報を書き込むことが出来る。読み出しは電
極２と９の間の電気抵抗値により行う。
印加すると、酸化物層３が部分的に加熱され、この為に
酸素が周辺に拡散する。この結果、周辺部との電気抵抗
が変化し、情報を書き込むことが出来る。読み出しは電
極２と９の間の電気抵抗値により行う。
本実施例では記憶容量は針状電極の先端の形状及び針
状電極の位置決め精度で決定される。通常は針状電極の
先端は曲率半径が1nm程度となるので記憶セルの大きさ
も同程度となる。更に位置決めの精度も0.02nm程度の分
解能にすることは可能である。
状電極の位置決め精度で決定される。通常は針状電極の
先端は曲率半径が1nm程度となるので記憶セルの大きさ
も同程度となる。更に位置決めの精度も0.02nm程度の分
解能にすることは可能である。
実施例４ 第６図に本実施例の記憶媒体の構成図を示す。
酸化物層３及び保護膜８は実施例３と同様に作製し
た。半導体レーザー（波長780nm、出力20mW）を照射す
ることにより情報の書き込みを行う。照射部は酸素量が
不足する為、反射率が周辺部より１％程度大きくなる。
このことを利用して情報の読み出しが可能である。但し
読み出し用の光は、波長は書き込み用の光と同じである
が、出力は3mW程度である。
た。半導体レーザー（波長780nm、出力20mW）を照射す
ることにより情報の書き込みを行う。照射部は酸素量が
不足する為、反射率が周辺部より１％程度大きくなる。
このことを利用して情報の読み出しが可能である。但し
読み出し用の光は、波長は書き込み用の光と同じである
が、出力は3mW程度である。
（発明の効果） 以上述べた様に本発明は酸化物、特に超伝導特性を示
す酸化物中の酸素量の変化を利用して情報を記憶するも
のであり、超伝導・常伝導転移を利用する記憶媒体に比
べ記憶容量は同程度であるが、低温に冷却する必要がな
い為、室温でも記憶媒体として使用することが出来る。
す酸化物中の酸素量の変化を利用して情報を記憶するも
のであり、超伝導・常伝導転移を利用する記憶媒体に比
べ記憶容量は同程度であるが、低温に冷却する必要がな
い為、室温でも記憶媒体として使用することが出来る。
又、冷却して低温で使用してもその特性に変化がない
ことは云う迄もない。
ことは云う迄もない。
第１、４、５及び６図は本発明の実施例を示す図、第２
図は酸素量とｃ軸結晶軸の関係を示す図、第３図は酸素
量と電気抵抗の関係を示す図である。
図は酸素量とｃ軸結晶軸の関係を示す図、第３図は酸素
量と電気抵抗の関係を示す図である。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｇ１１Ｂ 9/00 ＺＡＡ Ｇ１１Ｂ 9/00 ＺＡＡ 11/08 11/08 (56)参考文献 特開 昭64−57438（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−268087（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G11B 9/04 G11B 9/00 G11B 11/08 G11B 11/00 G11B 7/24
Claims (9)
- 【請求項１】真空容器と、該真空容器中に封入された、
酸化物に含まれる酸素量を制御し、酸素量の大小の状態
を利用して情報を記憶する酸化物層とを有することを特
徴とする記憶媒体。 - 【請求項２】前記酸化物層が、一対の電極間に挟持され
ている請求項１に記載の記憶媒体。 - 【請求項３】前記酸化物層が、凹凸を有している請求項
２に記載の記憶媒体。 - 【請求項４】更に、前記酸化物層を加熱するためのヒー
ターを有する請求項２に記載の記憶媒体。 - 【請求項５】酸化物に含まれる酸素量を制御し、酸素量
の大小の状態を利用して情報を記憶する酸化物層と、該
酸化物層の表面を覆い、該酸化物層に形成される酸素量
の大小の状態を保護するための保護層とを有し、前記酸
化物層が前記保護層と電極とに挟持されていることを特
徴とする記憶媒体。 - 【請求項６】更に、前記酸化物層を加熱するためのヒー
ターを有する請求項５に記載の記憶媒体。 - 【請求項７】前記酸化物層が、その材料固有の温度より
低温で超伝導状態に転移する酸化物である請求項１〜５
のいずれか１項に記載の記憶媒体。 - 【請求項８】前記酸化物層が、ある特定の値の酸素量の
前後で結晶構造が変化する酸化物である請求項１〜５の
いずれか１項に記載の記憶媒体。 - 【請求項９】前記酸素量の制御が、光の照射或いは電気
的加熱によって行われる請求項１又は５に記載の記憶媒
体。
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-
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-
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