JP2961451B2 - Smooth electrode substrate and its manufacturing method, recording medium and its manufacturing method, and information processing device - Google Patents
Smooth electrode substrate and its manufacturing method, recording medium and its manufacturing method, and information processing deviceInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、走査型トンネル顕微鏡
の原理を用いた超高密度メモリに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultra-high density memory using the principle of a scanning tunneling microscope.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年メモリ材料の用途は、コンピュータ
及びその関連機器、ビデオディスク、デジタルオーディ
オディスク等のエレクトロニクス産業の中核をなすもの
であり、その材料開発も極めて活発に進んでいる。メモ
リ材料に要求される性能は用途により異なるが、一般的
には １）高密度で記録容量が大きい ２）記録再生の応答速度が速い ３）消費電力が少ない ４）生産性が高く価格が安い 等が挙げられる。2. Description of the Related Art In recent years, applications of memory materials have been at the core of the electronics industry such as computers and related equipment, video disks, digital audio disks, and the like, and the development of materials has been extremely active. The performance required of the memory material varies depending on the application, but in general, 1) high density and large recording capacity 2) fast response time of recording and reproduction 3) low power consumption 4) high productivity and low price And the like.
【０００３】一方、導体の表面原子の電子構造を直接観
察できる走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）が開発され
（Ｇ．Ｂｉｎｎｉｇ ｅｔ ａｌ．Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．
Ｌｅｔｔ．４９，５７（１９８２））、単結晶、非晶質
を問わず実空間像の高い分解能の測定ができるようにな
り、しかも媒体に電流による損傷を与えずに低電力で観
察できる利点をも有し、さらに大気中でも動作し、種々
の材料に対して用いることができるため広範囲な応用が
期待されている。On the other hand, a scanning tunneling microscope (STM) capable of directly observing the electronic structure of surface atoms of a conductor has been developed (G. Binnig et al. Phys. Rev.
Lett. 49, 57 (1982)), which makes it possible to measure a real space image with high resolution irrespective of whether it is single crystal or amorphous, and also has the advantage that it can be observed at low power without damaging the medium by current. In addition, since it operates in the atmosphere and can be used for various materials, a wide range of applications is expected.
【０００４】ＳＴＭは金属の探針（プローブ電極）と導
電性物質の間に電圧を加えて１ｎｍ程度の距離まで近づ
けるとトンネル電流が流れることを利用している。この
電流は両者の距離変化に非常に敏感であり、トンネル電
流を一定に保つように探針を走査することにより実空間
の表面構造を描くことができると同時に表面原子の全電
子雲に関する種々の情報をも読みとることができる。こ
の際面内方向の分解能は０．１ｎｍ程度である。従っ
て、ＳＴＭの原理を応用すれば十分に原子オーダー（数
Å）で高密度記録再生を行なうことが可能である。この
際の記録再生方法としては、粒子線（電子線、イオン
線）或いはＸ線等の高エネルギー電磁波及び可視・紫外
光等のエネルギー線を用いて適当な記録層の表面状態を
変化させて記録を行ない、ＳＴＭで再生する方法や、記
録層として電圧電流のスイッチング特性に対してメモリ
効果をもつ材料、例えばπ電子系有機化合物やカルコゲ
ン化物類の薄膜層を用いて記録・再生をＳＴＭを用いて
行なう方法等が提案されている。[0004] The STM utilizes the fact that a tunnel current flows when a voltage is applied between a metal probe (probe electrode) and a conductive material to approach a distance of about 1 nm. This current is very sensitive to changes in the distance between the two, and by scanning the probe so as to keep the tunnel current constant, it is possible to draw the surface structure in real space, and at the same time, to obtain various information related to the total electron cloud of surface atoms. You can also read information. At this time, the resolution in the in-plane direction is about 0.1 nm. Therefore, if the principle of STM is applied, high-density recording / reproduction can be sufficiently performed in the atomic order (several Å). As a recording / reproducing method at this time, recording is performed by changing the surface state of an appropriate recording layer using a high-energy electromagnetic wave such as a particle beam (electron beam, ion beam) or X-ray or an energy beam such as visible or ultraviolet light. And using STM for recording / reproducing using a material having a memory effect on the switching characteristics of voltage and current, for example, a thin film layer of a π-electron organic compound or chalcogenide as a recording layer. And the like.
【０００５】図６にＳＴＭを応用した情報処理装置の構
成図を示す。以下図面に従って説明する。１０１は基
板、１０２は電極層、１０３は記録層である。２０１は
ＸＹステージ、２０２はプローブ電極、２０３はプロー
ブ電極の支持体、２０４はプローブ電極をＺ方向に駆動
するＺ軸リニアアクチュエータ、２０５，２０６はＸＹ
ステージをそれぞれＸ，Ｙ方向に駆動するリニアアクチ
ュエータである。FIG. 6 shows a configuration diagram of an information processing apparatus to which the STM is applied. This will be described below with reference to the drawings. 101 is a substrate, 102 is an electrode layer, and 103 is a recording layer. 201 is an XY stage, 202 is a probe electrode, 203 is a support for the probe electrode, 204 is a Z-axis linear actuator that drives the probe electrode in the Z direction, and 205 and 206 are XY
These are linear actuators that drive the stage in the X and Y directions, respectively.
【０００６】３０１はプローブ電極２０２から記録層１
０３を介して電極層１０２へ流れるトンネル電流を検出
する増幅器である。３０２はトンネル電流の変化をプロ
ーブ電極２０２と記録層１０３の間隔距離に比例する価
に変換するための対数圧縮器、３０３は記録層１０３の
表面凹凸成分を抽出するための低域通過フィルタであ
る。３０４は基準電圧ＶREFと低域通過フィルタ３０３
の出力との誤差を検出する誤差増幅器、３０５はアクチ
ュエータ２０４を駆動するドライバーである。３０６は
ＸＹステージ２０１の位置制御を行う駆動回路である。
３０７はデータ成分を分離する高域通過フィルタであ
る。３０８はプローブ電極２０２と電極層１０２との間
に情報処理用のパルス電圧を印加する電源である。パル
ス電圧を印加するとプローブ電流が急激に変化するた
め、サーボ回路３０９を用いてプローブ電極２０２のＺ
方向への急激な変位を制御できるようになっている。Reference numeral 301 denotes a signal from the probe electrode 202 to the recording layer 1.
This is an amplifier that detects a tunnel current flowing to the electrode layer 102 via the gate electrode 103. Reference numeral 302 denotes a logarithmic compressor for converting a change in tunnel current into a value proportional to the distance between the probe electrode 202 and the recording layer 103. Reference numeral 303 denotes a low-pass filter for extracting a surface unevenness component of the recording layer 103. . 304, a reference voltage V REF and a low-pass filter 303
An error amplifier 305 detects an error with respect to the output of the actuator 305. A driver 305 drives the actuator 204. A drive circuit 306 controls the position of the XY stage 201.
307 is a high-pass filter for separating data components. A power supply 308 applies a pulse voltage for information processing between the probe electrode 202 and the electrode layer 102. When a pulse voltage is applied, the probe current changes abruptly.
A sudden displacement in the direction can be controlled.
【０００７】図７に電極基板を用いた記録媒体の断面と
プローブ電極２０２の先端を示す。１０１は基板、１０
２は電極層、１０３は記録層、１０４はトラックであ
る。２０２はプローブ電極である。また、４０１は記録
層１０３に記録されたデータビット、４０２は基板１０
１上に電極層１０２を形成したときにできた結晶粒であ
る。この結晶粒４０２の大きさは電極層１０２の製法と
して通常の真空蒸着法、スパッタ法などを用いると３０
〜５０ｎｍ程度である。FIG. 7 shows a cross section of a recording medium using an electrode substrate and the tip of a probe electrode 202. 101 is a substrate, 10
2 is an electrode layer, 103 is a recording layer, and 104 is a track. 202 is a probe electrode. Reference numeral 401 denotes data bits recorded on the recording layer 103;
1 are crystal grains formed when the electrode layer 102 is formed on the substrate 1. The size of the crystal grains 402 is 30 when a normal vacuum deposition method, a sputtering method, or the like is used as a method for manufacturing the electrode layer 102.
About 50 nm.
【０００８】プローブ電極２０２と記録層１０３との間
隔は図６に示された回路構成により一定に保つことがで
きる。即ち、プローブ電極２０２と記録層１０３の間に
流れるトンネル電流を検出し、対数圧縮器３０２、低域
通過フィルタ３０３を介した後、この価を基準電圧と比
較し、この比較値が零に近づくようにプローブ電極２０
２を支持するＺ軸リニアアクチュエータ２０４を制御す
ることにより、プローブ電極２０２と記録層１０３の間
隔を一定にすることができる。The distance between the probe electrode 202 and the recording layer 103 can be kept constant by the circuit configuration shown in FIG. That is, a tunnel current flowing between the probe electrode 202 and the recording layer 103 is detected, and after passing through a logarithmic compressor 302 and a low-pass filter 303, the value is compared with a reference voltage, and the comparison value approaches zero. So that the probe electrode 20
The distance between the probe electrode 202 and the recording layer 103 can be made constant by controlling the Z-axis linear actuator 204 that supports the actuator 2.
【０００９】さらに、ＸＹステージ２０１を駆動するこ
とにより記録媒体の表面をプローブ電極２０２がなぞ
り、ａ点の信号の高域周波数成分を分離することにより
記録層１０３のデータを検出できる。この時のａ点の信
号の周波数に対する信号強度スペクトラムを図８に示
す。Further, by driving the XY stage 201, the probe electrode 202 traces the surface of the recording medium, and the data of the recording layer 103 can be detected by separating the high frequency component of the signal at point a. FIG. 8 shows the signal intensity spectrum with respect to the frequency of the signal at point a at this time.
【００１０】ｆ0以下の周波数成分の信号は基板１０１
の反り、歪等による媒体の緩やかな起伏によるものであ
る。ｆ1を中心とした信号は電極層１０２の表面の凹凸
によるもので、主として電極材料形成時に生じる結晶粒
４０２によるものである。ｆ2は記録データの搬送波成
分で、４０３はデータの信号帯域を示すデータ信号帯域
である。ｆ3は記録層１０３の原子、分子配列から生じ
る信号成分である。また、ｆTはトラッキング信号であ
る。図６の再生装置においては図示されていないが、こ
のトラッキング信号ｆTはデータ列をプローブ電極２０
２が追跡できるようにするための信号で、媒体上に段差
を形成するか、トラック１０４から外れると検出できる
信号を記録層１０３又は電極層１０２に書き込むことに
より実現している。The signal of the frequency component of f 0 or less is
This is due to the gradual undulation of the medium due to warpage, distortion and the like. The signal centered at f 1 is due to the irregularities on the surface of the electrode layer 102 and is mainly due to the crystal grains 402 generated during the formation of the electrode material. f 2 is a carrier component of the recording data, 403 is a data signal band showing a signal band of the data. f 3 is a signal component generated from the arrangement of atoms and molecules in the recording layer 103. F T is a tracking signal. Although not shown in the reproducing apparatus of FIG. 6, this tracking signal f T
This is realized by writing in the recording layer 103 or the electrode layer 102 a signal for enabling the tracking of the track 2, by forming a step on the medium or by detecting a signal that deviates from the track 104.
【００１１】また、実際に装置としてメモリ媒体への記
録再生を行うためには、いわゆるトラッキングという位
置決め及びデータ列への追跡を行う必要がある。この種
の高密度メモリのトラッキング方法として、記録媒体上
の基準マーカ、結晶の原子配列、溝などを用いる方法が
ある。Further, in order to actually perform recording and reproduction on a memory medium as an apparatus, it is necessary to perform so-called tracking positioning and tracking to a data string. As a tracking method for this type of high-density memory, there is a method using a reference marker, a crystal atomic arrangement, a groove, or the like on a recording medium.
【００１２】[0012]
【発明が解決しようとする課題】上記した電極基板によ
る記録媒体を使用した場合、以下のような問題点が有っ
た。 （１）ＳＴＭの特徴である高分解能を生かし、高密度記
録を行うにはデータ信号帯域４０３をｆ1とｆ3の間に置
かなければならない。この場合、データ成分を分離する
ため遮断周波数ｆcの高域通過フィルタ３０７を用い
る。しかしながら、ｆ1の信号成分の裾野がデータ信号
帯域４０３と重なっている。これはｆ1の信号成分が電
極層１０２の結晶粒４０２に起因しているためであり、
結晶粒４０２の３０〜５０ｎｍに対しデータの記録サイ
ズ及びビット間隔が１〜１０ｎｍと接近していることに
よる。このため、データ再生のＳ／Ｎが低下し、読み取
りデータの誤り率を著しく大きくしている。 （２）データ追跡時に媒体上の段差によってトラッキン
グを行う際に、係る段差が大きすぎるために、トラッキ
ング信号を読み取るプローブ電極が段差に衝突し、プロ
ーブ電極が損傷したり、データの読み取りが困難になる
ことがある。However, when a recording medium using the above-mentioned electrode substrate is used, there are the following problems. (1) utilizing the high resolution which is a feature of the STM, we must place the data signal band 403 between f 1 and f 3 in performing high-density recording. In this case, using a high pass filter 307 of the cut-off frequency f c for separating the data component. However, the base of the signal component of f 1 overlaps with the data signal band 403. This is because the signal component of f 1 is caused by the crystal grains 402 of the electrode layer 102,
This is because the data recording size and the bit interval are close to 1 to 10 nm for the crystal grains 402 of 30 to 50 nm. For this reason, the S / N of data reproduction is reduced, and the error rate of read data is significantly increased. (2) When tracking by a step on a medium during data tracking, the step is too large, and a probe electrode for reading a tracking signal collides with the step, which damages the probe electrode or makes data reading difficult. May be.
【００１３】さらにトラッキングにおいては次のような
問題が有った。Further, the tracking has the following problem.
【００１４】基準マーカを用いる方法ではマーカを検出
するために記録媒体表面をくまなく２次元走査しなけれ
ばならず、基準マーカを見いだすためにかなりの時間を
必要とする。原子配列を用いる方法では高密度記録を行
うための記録面の面積、例えば、１ｃｍ2の面積にわた
って格子配列の乱れや欠陥のない結晶基板を得ることは
難しい。また、溝を用いる場合、そのエッジ断面は不規
則な乱れを有し、距離変化に非常に敏感なトンネル電流
を用いるトラッキング方法においてトラッキング位置の
検出精度が低下する。In the method using the reference marker, the surface of the recording medium must be scanned two-dimensionally in order to detect the marker, and it takes a considerable time to find the reference marker. With the method using the atomic arrangement, it is difficult to obtain a crystal substrate free from disorder of the lattice arrangement and defects over an area of a recording surface for performing high-density recording, for example, an area of 1 cm 2 . In addition, when a groove is used, the edge cross section has irregular irregularities, and the tracking position detection accuracy is reduced in a tracking method using a tunnel current that is extremely sensitive to a change in distance.
【００１５】[0015]
【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、記録
媒体に用いる高いＳ／Ｎ比、高速読み出しが可能となる
平滑電極基板及びその製造方法を提供するものである。
より詳しくは、表面凹凸の最高値と最低値の差が少なく
とも１μｍ□の範囲にわたって１ｎｍ以下であり、該表
面に高さ又は深さが３ｎｍ以上３０ｎｍ以下の矩形の凸
部又は凹部を有することを特徴とする平滑電極基板、及
び、該平滑電極基板の製造方法であって、前記矩形の凸
部又は凹部をイオンビーム技術によって形成することを
特徴とする平滑電極基板の製造方法を提供するものであ
る。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a smooth electrode substrate used for a recording medium and having a high S / N ratio and capable of high-speed reading, and a method of manufacturing the same.
More specifically, the difference between the highest value and the lowest value of the surface unevenness is 1 nm or less over a range of at least 1 μm square, and the surface has a rectangular convex portion or concave portion having a height or depth of 3 nm or more and 30 nm or less. Characteristic smooth electrode substrate and
And the method of manufacturing the smooth electrode substrate, wherein the rectangular convex
That the part or recess is formed by ion beam technology.
Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a smooth electrode substrate .
【００１６】 また本発明は、低価格で生産性が高く且
つ高速アクセスが可能な記録媒体を提供するものであ
る。即ち、本発明は、表面凹凸の最高値と最低値の差が
少なくとも１μｍ□の範囲にわたって１ｎｍ以下であ
り、該表面に深さが３ｎｍ以上３０ｎｍ以下の矩形の凹
部からなるトラックを形成した平滑電極基板と、該平滑
電極基板上に形成された記録層とからなることを特徴と
する記録媒体、及び、該記録媒体の製造方法であって、
Ｓｉ基板の表面を異方性エッチングすることによって凹
部からなるトラックを形成し、該Ｓｉ基板上に金属薄膜
からなる電極層を形成して前記平滑電極基板を形成する
ことを特徴とする記録媒体の製造方法を提供するもので
ある。 Further, the present invention provides a low cost, high productivity and
To provide a high-speed access recording medium.
You. That is, in the present invention, the difference between the highest value and the lowest value of
1 nm or less over a range of at least 1 μm
A rectangular recess having a depth of 3 nm or more and 30 nm or less on the surface.
A flat electrode substrate formed with a track comprising
And a recording layer formed on an electrode substrate.
Recording medium, and a method of manufacturing the recording medium,
Depressed by anisotropically etching the surface of the Si substrate
Forming a track consisting of a metal thin film on the Si substrate
Forming an electrode layer consisting of
Providing a method of manufacturing a recording medium characterized by that
is there.
【００１７】 さらに本発明は、上記本発明の記録媒体
と、該記録媒体に対向して配置されたプローブ電極とを
有し、該プローブ電極で記録媒体上を走査しながらプロ
ーブ電極と記録媒体との間に電圧を印加することによ
り、記録、再生、消去を行うことを特徴とする情報処理
装置を提供するものである。 Further, the present invention provides a recording medium according to the present invention.
And a probe electrode arranged opposite to the recording medium.
While scanning the recording medium with the probe electrode.
Voltage between the probe electrode and the recording medium.
Information recording, reproducing, erasing
An apparatus is provided.
【００１８】図１は本発明における平滑電極基板を用い
た記録媒体の断面図を示す。１０１は基板、１０２は平
滑面を有する電極層、１０３は記録層、１０４はトラッ
クである。FIG. 1 is a sectional view of a recording medium using a smooth electrode substrate according to the present invention. 101 is a substrate, 102 is an electrode layer having a smooth surface, 103 is a recording layer, and 104 is a track.
【００１９】図３は本発明における記録媒体の断面図を
示したものである。FIG. 3 is a sectional view of a recording medium according to the present invention.
【００２０】図３ではまず平滑基板１０１を用意する。
この平滑基板は表面凹凸の最大値と最小値が１ｎｍ以下
の平滑面を少くとも１μｍ□以上有するものを必要とす
る。それと同時に係る平滑基板は金属がエピタキシャル
成長するのに適していなければならない。これらの条件
を満たす平滑基板として、結晶のへき開面を用いること
ができる。結晶材料としては、マイカ、ＭｇＯ、Ｔｉ
Ｃ、Ｓｉ、グラファイト等が挙げられる。In FIG. 3, first, a smooth substrate 101 is prepared.
This smooth substrate needs to have a smooth surface having a maximum value and a minimum value of surface irregularities of 1 nm or less at least 1 μm or more. At the same time, such a smooth substrate must be suitable for the metal to grow epitaxially. A cleavage plane of the crystal can be used as a smooth substrate satisfying these conditions. Crystal materials include mica, MgO, Ti
C, Si, graphite and the like can be mentioned.
【００２１】次に、平滑基板上に電極層として金属をエ
ピタキシャル成長させる。係る金属としては、Ａｕ、Ａ
ｇ、Ｐｄなどが挙げられる他、Ａｕ−Ａｇ、Ａｕ−Ｐｄ
など合金を用いても良い。Next, a metal is epitaxially grown as an electrode layer on the smooth substrate. Such metals include Au, A
g, Pd, etc., Au-Ag, Au-Pd
For example, an alloy may be used.
【００２２】続いて、係る平滑基板上にイオンビーム技
術を用いて、所望のトラックパターンを形成する。トラ
ックパターンの形成には従来公知の種々のリソグラフィ
ー技術を用いることも可能であるが、プロセスの簡略
化、段差の制御性、ビーム径の大きさなどから、本発明
においてはＦＩＢやイオンビームエッチングなどのイオ
ンビーム技術を用いるのが好ましい。また、記録される
データの凹凸と区別でき、且つデータ追跡時のプローブ
電極の損傷を防ぐために、トラックの段差は３ｎｍ〜３
０ｎｍである。尚、平滑基板上にパターニングした後、
金属をエピタキシャル成長させて電極基板としてもよい
（図４（ａ））。その他、グラファイトのように平滑基
板自体が導電性を有している場合は、平滑基板上に金属
をエピタキシャル成長させずに、直接パターニングを行
っても良い（図４（ｂ））。Subsequently, a desired track pattern is formed on the smooth substrate by using an ion beam technique. Conventionally known various lithography techniques can be used to form the track pattern. However, due to simplification of the process, controllability of the step, size of the beam diameter, etc., in the present invention, FIB, ion beam etching, etc. It is preferable to use the ion beam technique described above. Also, in order to be able to distinguish the unevenness of the data to be recorded and to prevent damage to the probe electrode during data tracking, the step of the track is 3 nm to 3 nm.
0 nm. After patterning on a smooth substrate,
A metal may be epitaxially grown to form an electrode substrate (FIG. 4A). In addition, when the smooth substrate itself has conductivity like graphite, direct patterning may be performed without epitaxially growing a metal on the smooth substrate (FIG. 4B).
【００２３】以上の工程から得られた電極層の表面形状
をＳＴＭを用いて測定したところ、その表面凹凸は１０
μｍ□の領域において最大値と最小値の差が１ｎｍ〜３
ｎｍであり、充分な平滑性を有していることを確認し
た。When the surface shape of the electrode layer obtained from the above steps was measured using an STM, the surface unevenness was 10%.
The difference between the maximum value and the minimum value is 1 nm to 3 in the μm square region.
nm, and it was confirmed that the particles had sufficient smoothness.
【００２４】その後、係る電極層の上に有機化合物から
なる記録層を形成する。係る記録層の形成方法として
は、従来公知の真空蒸着法やクラスターイオンビーム
法、塗布吸着法などが挙げられるが、最も簡便に均一な
膜厚を得るにはラングミュアーブロジェット（ＬＢ）法
が好ましい。ＬＢ法によれば、有機化合物の単分子膜又
は該単分子膜を累積した累積膜を容易に形成することが
可能である。Thereafter, a recording layer made of an organic compound is formed on the electrode layer. Examples of a method for forming such a recording layer include a conventionally known vacuum evaporation method, a cluster ion beam method, and a coating and adsorption method. The simplest method of obtaining a uniform film thickness is a Langmuir-Blodgett (LB) method. preferable. According to the LB method, it is possible to easily form a monomolecular film of an organic compound or a cumulative film obtained by accumulating the monomolecular film.
【００２５】さらに、本発明で用いる記録層は、電流−
電圧特性においてメモリースイッチング現象（電気メモ
リー効果）を有する材料、例えば、π電子準位をもつ群
とσ電子準位のみを有する群を併有する分子を電極上に
積層した有機単分子膜或いはその累積膜を用いることが
可能となる。尚電気メモリー効果は前記の有機単分子
膜、その累積膜等の薄膜を一対の電極間に配置させた状
態でそれぞれ異なる２つ以上の導電率を示す状態（図２
１ ＯＮ状態、ＯＦＦ状態）へ遷移させることが可能な
閾値を越えた電圧を印加することにより可逆的に低抵抗
状態（ＯＮ状態）および高抵抗状態（ＯＦＦ状態）へ遷
移（スイッチング）させることができる。またそれぞれ
の状態は電圧を印加しなくとも保持（メモリー）してお
くことができる。Further, the recording layer used in the present invention has a current-
An organic monomolecular film in which a material having a memory switching phenomenon (electric memory effect) in voltage characteristics, for example, a molecule having both a group having a π-electron level and a group having only a σ-electron level is laminated on an electrode, or an organic monomolecular film thereof. A membrane can be used. The electric memory effect is a state in which a thin film such as the above-mentioned organic monomolecular film and its cumulative film is disposed between a pair of electrodes, and shows two or more different electric conductivities (FIG. 2).
(1) A reversible transition (switching) between a low-resistance state (ON state) and a high-resistance state (OFF state) by applying a voltage exceeding a threshold capable of causing a transition to an ON state and an OFF state. it can. Each state can be held (memory) without applying a voltage.
【００２６】一般に有機材料のほとんどは、絶縁性もし
くは半絶縁性を示すことから係る本発明において、適用
可能なπ電子準位を持つ群を有する有機材料は著しく多
岐にわたる。本発明に好適なπ電子系を有する色素の構
造として例えば、フタロシアニン、テトラフェニルポル
フィリン等のポルフィリン骨格を有する色素、スクアリ
リウム基及びクロコニックメチン基を結合鎖として持つ
アズレン系色素及びキノリン、ベンゾチアゾール、ベン
ゾオキサゾール等の２個の含窒素複素環をスクアリリウ
ム基及びクロコニックメチン基により結合したシアニン
系類似の色素、又はシアニン色素、アントラセン及びピ
レン等の縮合多環芳香族、及び芳香環及び複素環化合物
が重合した鎖状化合物及びジアセチレン基の重合体、さ
らにはテトラシアノキノジメタンまたはテトラチアフル
バレンの誘導体及びその類似体及びその電荷移動錯体、
またさらにはフェロセン、トリスビピリジンルテニウム
錯体等の金属錯体化合物が挙げられる。In general, most of organic materials have insulating or semi-insulating properties, and therefore, in the present invention, the organic materials having a group having an applicable π-electron level are extremely wide-ranging. As a structure of a dye having a π-electron system suitable for the present invention, for example, phthalocyanine, a dye having a porphyrin skeleton such as tetraphenylporphyrin, an azulene-based dye having a squarylium group and a croconic methine group as a binding chain, quinoline, and benzothiazole, Cyanine-like dyes in which two nitrogen-containing heterocycles such as benzoxazole are linked by a squarylium group and a croconic methine group, or condensed polycyclic aromatics such as cyanine dyes, anthracene and pyrene, and aromatic rings and heterocyclic compounds A polymerized chain compound and a diacetylene group, furthermore, a derivative of tetracyanoquinodimethane or tetrathiafulvalene and its analog and its charge transfer complex,
Further, metal complex compounds such as ferrocene and trisbipyridine ruthenium complex can be mentioned.
【００２７】本発明に好適な高分子材料としては、例え
ばポリイミド、ポリアミド等の縮合重合体、バクテリオ
ロドプシン等の生体高分子が挙げられる。Suitable polymer materials for the present invention include, for example, condensation polymers such as polyimide and polyamide, and biopolymers such as bacteriorhodopsin.
【００２８】これらのπ電子準位を有する化合物の電気
メモリー効果は数１０μｍ以下の膜厚のもので観測され
ているが、前述した記録・再生方法を用いるため、プロ
ーブ電極と対向電極間にトンネル電流が流れるように両
者間の距離を近づけなければならないので、本発明の記
録層の膜厚は、０．３ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましく
は、０．３ｎｍ以上３ｎｍ以下であることが好ましい。The electric memory effect of these compounds having a π-electron level has been observed at a film thickness of several tens μm or less. However, since the above-mentioned recording / reproducing method is used, a tunneling between the probe electrode and the counter electrode is performed. Since the distance between the two must be reduced so that a current flows, the thickness of the recording layer of the present invention is preferably from 0.3 nm to 10 nm, and more preferably from 0.3 nm to 3 nm.
【００２９】また、プローブ電極の材料は、導電性を示
すものであれば何を用いてもよく、例えばＰｔ，Ｐｔ−
Ｉｒ，Ｗ，Ａｕ，Ａｇ等が挙げられる。プローブ電極の
先端は、記録・再生・消去の分解能を上げるためできる
だけ尖らせる必要がある。本発明では、針状の導電性材
料を電界研磨法を用い先端形状を制御して、プローブ電
極を作製しているが、プローブ電極の作製方法及び形状
は何らこれに限定するものではない。更にはプローブ電
極の本数も一本に限る必要もなく、位置検出用と記録・
再生用とを分ける等、複数のプローブ電極を用いても良
い。As the material of the probe electrode, any material may be used as long as it shows conductivity. For example, Pt, Pt-
Ir, W, Au, Ag and the like can be mentioned. The tip of the probe electrode needs to be as sharp as possible in order to increase the resolution of recording / reproducing / erasing. In the present invention, the probe electrode is manufactured by controlling the shape of the tip of the needle-shaped conductive material using the electric field polishing method, but the manufacturing method and the shape of the probe electrode are not limited to this. Furthermore, the number of probe electrodes does not need to be limited to one.
A plurality of probe electrodes may be used, for example, separately from those for reproduction.
【００３０】本発明による記録媒体を図５の情報処理装
置に用いた場合のａ点の信号の周波数スペクトラムを図
２に示す。ｆ0以下の周波数成分の信号は基板１０１の
反り、歪などによる媒体の緩やかな起伏によるものであ
る。ｆ2は記録データの搬送波成分で、４０３はデータ
信号帯域を示す。ｆ3は記録層１０３の原子、分子配列
から生じる信号成分である。また、ｆTはトラッキング
信号である。ｆ1を中心とした信号は電極層表面の僅か
な凹凸によるもので、この凹凸はデータの記録信号と同
等もしくは記録信号より小さく作成される。この凹凸の
変化は、ＳＴＭを応用した記録再生では１ｎｍ以下であ
る。FIG. 2 shows the frequency spectrum of the signal at point a when the recording medium according to the present invention is used in the information processing apparatus of FIG. The signal of the frequency component equal to or lower than f 0 is due to the gradual undulation of the medium due to the warpage or distortion of the substrate 101. f 2 is a carrier component of the recording data, 403 denotes a data signal band. f 3 is a signal component generated from the arrangement of atoms and molecules in the recording layer 103. F T is a tracking signal. centered signal of the f 1 is due to slight irregularities of the electrode layer surface, the irregularities are created smaller than the recording signals equal to or recorded signal data. The change in the unevenness is 1 nm or less in recording and reproduction using STM.
【００３１】次に本発明のもう一つの記録媒体を図１２
に示す。Next, another recording medium of the present invention is shown in FIG.
Shown in
【００３２】 本発明において図に示すようにトラック
の側壁と記録面のなすエッジ部６２０の角度が８８°〜
９２°であれば好ましく、平面形状は矩形である。ま
た、プローブ電極２０２を記録媒体上のトラックに引き
込むためのガイド部を併設してもよい。In the present invention, as shown in the drawing, the angle between the side wall of the track and the edge portion 620 formed by the recording surface is 88 ° or more.
Preferably, it is 92 °, and the plane shape is rectangular . Further, a guide portion for drawing the probe electrode 202 into a track on the recording medium may be provided.
【００３３】本発明の記録媒体はプローブ電極と対向配
置した電極層を形成し、該電極層上に電気メモリー効果
を有する記録層を形成している。前記記録層は有機化合
物の単分子膜又は該単分子膜を累積した累積膜が好まし
く、係る単分子膜又はその累積膜はＬＢ法によって成膜
することができ、前記有機化合物としては分子中に共役
π電子準位を持つ群とσ電子準位を持つ群とを有するも
のが好ましい。The recording medium of the present invention has an electrode layer disposed opposite to the probe electrode, and a recording layer having an electric memory effect is formed on the electrode layer. The recording layer is preferably a monomolecular film of an organic compound or a cumulative film obtained by accumulating the monomolecular film. Such a monomolecular film or a cumulative film thereof can be formed by an LB method. Those having a group having a conjugated π-electron level and a group having a σ-electron level are preferable.
【００３４】また、本発明での記録媒体を用いた記録・
再生及びそのためのトラッキング方法は、プローブ電極
と導電性物質との間に電圧を印加しつつ、両者の距離を
１０ｎｍ以下にするとトンネル電流が流れることを利用
している。また、本発明においてプローブ電極は最初の
エッジ部を検出し、そのエッジ部に沿ってプローブ電極
を２次元走査しデータを読み出すため、高速にデータの
書き込みエリアをアクセスできる。Further, the recording / recording using the recording medium of the present invention is performed.
The reproducing method and the tracking method therefor use the fact that a tunnel current flows when the distance between the probe electrode and the conductive material is set to 10 nm or less while a voltage is applied between the probe electrode and the conductive material. Further, in the present invention, the probe electrode detects the first edge portion and two-dimensionally scans the probe electrode along the edge portion to read out data, so that a data writing area can be accessed at high speed.
【００３５】続いて、図面を用いさらに詳細に説明す
る。図１３に上記記録媒体及びこれを用いた情報処理装
置の主要構成を示す。１０１は記録媒体の基板、１０２
は下部電極、１２１は記録再生領域、６２０はエッジ部
である。Next, a more detailed description will be given with reference to the drawings. FIG. 13 shows a main configuration of the recording medium and an information processing apparatus using the same. 101 is a substrate of a recording medium, 102
Denotes a lower electrode, 121 denotes a recording / reproducing area, and 620 denotes an edge portion.
【００３６】２０１は記録媒体を支持するステージで、
このステージ２０１はリニアアクチュエータ２０６によ
りＹ軸方向に駆動される。２０３は支持体で、プローブ
電極２０２を支持し、それぞれＸ又はＺ軸方向に駆動す
るアクチュエータ２０５、２０４により位置制御され
る。Reference numeral 201 denotes a stage for supporting a recording medium.
This stage 201 is driven in the Y-axis direction by a linear actuator 206. Reference numeral 203 denotes a support, which supports the probe electrode 202 and is position-controlled by actuators 205 and 204 that are driven in the X or Z-axis directions, respectively.
【００３７】記録媒体表面とプローブ電極２０２との間
の距離は記録媒体の表面とプローブ電極２０２との間に
流れるトンネル電流により制御する。これはバイアス電
圧ＶBにより記録媒体プローブ電極間に流れるトンネル
電流を負荷抵抗ＲLにより検出し増幅器３０１により増
幅され、プローブ高さ検出回路７０２により適正プロー
ブ高を決定しＺ軸駆動制御回路７０５によりプローブ高
さが調整される。The distance between the surface of the recording medium and the probe electrode 202 is controlled by the tunnel current flowing between the surface of the recording medium and the probe electrode 202. This is because the tunnel current flowing between the recording medium probe electrodes is detected by the load resistance R L by the bias voltage V B, amplified by the amplifier 301, the appropriate probe height is determined by the probe height detection circuit 702, and the Z-axis drive control circuit 705 determines The probe height is adjusted.
【００３８】記録再生領域７２１はエッジ部６２０を基
準として決められる。即ち、Ｘ軸駆動制御回路７０６及
びアクチュエータ２０５によりプローブ電極２０２はＸ
軸方向に走査する。このとき、プローブ電極２０２がエ
ッジ部６２０に接近するとプローブ電極２０２とエッジ
部６２０の電極の間でトンネル電流が急激に変化する。
この急激に変化するトンネル電流をエッジ検出回路７０
３で検出する。この検出信号によりＸ軸駆動制御回路７
０６はプローブ電極２０２の走査方向を反転する。そし
て、ある一定の時間を経過後再びプローブ電極２０２の
走査方向を反転しエッジ部６２０に向かう方向に走査す
る。この時、Ｙ軸駆動制御回路７０７に対し駆動信号を
送り、Ｙ軸方向に１ステップ分ステージ２０１を移動さ
せる。The recording / reproducing area 721 is determined based on the edge 620. That is, the X-axis drive control circuit 706 and the actuator 205 cause the probe electrode 202
Scan in the axial direction. At this time, when the probe electrode 202 approaches the edge portion 620, the tunnel current rapidly changes between the probe electrode 202 and the electrode of the edge portion 620.
This rapidly changing tunnel current is detected by the edge detection circuit 70.
Detect at 3. The X-axis drive control circuit 7
06 reverses the scanning direction of the probe electrode 202. Then, after a certain period of time has elapsed, the scanning direction of the probe electrode 202 is reversed again, and scanning is performed in a direction toward the edge portion 620. At this time, a drive signal is sent to the Y-axis drive control circuit 707 to move the stage 201 by one step in the Y-axis direction.
【００３９】以上の動作を繰り返すことによりプローブ
電極２０２は常にエッジ部６２０に沿って且つエッジ部
６２０に対してある角度をもって記録再生領域１２１を
走査することができる。By repeating the above operation, the probe electrode 202 can always scan the recording / reproducing area 121 along the edge portion 620 and at a certain angle with respect to the edge portion 620.
【００４０】記録媒体に対し記録を行う場合は、プロー
ブ電極２０２がエッジ部６２０を検出しＸ軸方向に反転
走査を行う時点を基準としデータ変調回路７０８よりＳ
Ｗを通じてプローブ電極２０２より書き込み電圧を印加
する。このときプローブ電極２０２がＸ軸方向に一定時
間走査し再びエッジ部方向に反転走査を開始するまでの
間、一連のデータパルス列を記録する。When recording is to be performed on a recording medium, the data modulation circuit 708 detects the edge portion 620 from the data modulation circuit 708 based on the time when the edge portion 620 is detected and the reverse scanning is performed in the X-axis direction.
A write voltage is applied from the probe electrode 202 through W. At this time, a series of data pulse trains are recorded until the probe electrode 202 scans in the X-axis direction for a certain period of time and starts reverse scanning again in the edge direction.
【００４１】この記録動作をプローブ電極２０２がエッ
ジ部６２０を検出する毎に行うことによりエッジ部に対
しある角度をもったデータ列が書き込まれさらにＹ軸の
ステージ２０１がこれに同期して順次送られ２次元的に
データ記録された領域７２１が形成される。By performing this recording operation each time the probe electrode 202 detects the edge portion 620, a data string having a certain angle with respect to the edge portion is written, and the Y-axis stage 201 sequentially sends the data sequence in synchronization with this. Thus, an area 721 in which data is recorded two-dimensionally is formed.
【００４２】再生時は記録時と同時にエッジ部６２０を
基準としてプローブ電極２０２を走査する。このときプ
ローブ電極２０２のＸ軸走査方向と記録されているデー
タ列との方位調整は、特公昭５４−１５７２７号公報に
開示されているようないわゆるウォブリング法によって
もよいし、２次元的に領域走査を行いパターンマッチン
グ等の手法によってデータを復調する際に補正してもよ
い。図３に記録媒体表面におけるデータ記録の様子を示
す。４０１はデータビット、６４１はプローブ電極２０
２がエッジ部６２０から遠ざかる方向に走査したときの
プローブ先端の軌跡ａ、６４２はプローブ電極２０２が
エッジ部１２０に向かうときのプローブ先端の軌跡ｂで
ある。At the time of reproduction, the probe electrode 202 is scanned with reference to the edge portion 620 at the same time as recording. At this time, the azimuth adjustment between the X-axis scanning direction of the probe electrode 202 and the recorded data string may be performed by a so-called wobbling method as disclosed in Japanese Patent Publication No. 54-15727, or in a two-dimensional area. The correction may be performed when scanning is performed and data is demodulated by a method such as pattern matching. FIG. 3 shows a state of data recording on the recording medium surface. 401 is a data bit, 641 is a probe electrode 20
The trajectory a and 642 of the probe tip when scanning is performed in a direction in which the probe electrode 2 moves away from the edge 620 is the trajectory b of the probe tip when the probe electrode 202 moves toward the edge 120.
【００４３】また、このエッジ部６２０にそって２次元
走査が行われるという特徴からこのエッジ部６２０を用
いてプローブ電極２０２を任意のデータ記録領域に導く
ことができる。例えば、記録媒体を最初に記録再生装置
に設置した場合、プローブ電極２０２と記録媒体の記録
領域との位置関係は取付の機械精度により誤差が生じて
いる。この誤差は通常１０〜１００μｍ程度である。こ
れはデータ記録領域に比べ非常に大きい。しかしこのエ
ッジ検出走査を用いることにより容易にデータ領域を見
いだしトラッキングすることができる。Further, since the two-dimensional scanning is performed along the edge 620, the probe electrode 202 can be guided to an arbitrary data recording area using the edge 620. For example, when the recording medium is first installed in the recording / reproducing apparatus, an error occurs in the positional relationship between the probe electrode 202 and the recording area of the recording medium due to the mechanical accuracy of the mounting. This error is usually about 10 to 100 μm. This is much larger than the data recording area. However, by using this edge detection scanning, the data area can be easily found and tracked.
【００４４】本発明の記録媒体形成方法としては、例え
ば、以下に述べるような方法が考えられる。As the recording medium forming method of the present invention, for example, the following method can be considered.
【００４５】トラック形成方法としては従来公知のリソ
グラフィー技術を用いることも可能であるが、エッジ角
度を直角に形成するためにはＳｉの異方性エッチングを
用いる。係る方法によればマスクの断面形状に関わりな
くトラック側壁と記録面のなす角度が、Ｓｉ（１１０）
の切り出し精度によって８８°〜９２°のトラック断面
を得ることができる。即ち、基板としてＳｉＯ2が０．
１μｍ〜１μｍ積層されたＳｉ（１１０）を用意し、係
る基板のＳｉＯ2をマスクとしてＳｉの異方性エッチン
グを行うことにより、所望のトラックパターンを得るこ
とができる。As a track forming method, a conventionally known lithography technique can be used, but anisotropic etching of Si is used to form an edge angle at a right angle. According to this method, the angle formed between the track side wall and the recording surface is Si (110) regardless of the cross-sectional shape of the mask.
, A track cross section of 88 ° to 92 ° can be obtained. That is, SiO 2 is used as a substrate in an amount of 0.1.
A desired track pattern can be obtained by preparing Si (110) having a thickness of 1 μm to 1 μm and performing anisotropic etching of Si using SiO 2 of the substrate as a mask.
【００４６】次に係る基板上に電極層となる導電性材料
を形成し、続いて記録層を全面に均一に積層する。具体
的には、導電性材料は高い導電性を有する物であればよ
く、例えばＡｕ，Ｐｔ，Ａｇ，Ｐｄ，Ａｌ，Ｉｎ，Ｓ
ｎ，Ｐｂ，Ｗ等の金属やこれらの合金、さらにはグラフ
ァイトやシリサイド、またＩＴＯなどの導電性酸化物を
始めとして数多くの材料が挙げられる。係る材料を用い
た電極形成法としても従来公知の薄膜技術で充分であ
る。但し、基板上に直接形成される電極材料は表面が絶
縁性の酸化物をつくらない導電材料、例えば貴金属やＩ
ＴＯなどの酸化物導電体を用いることが望ましく、なお
かつ何れの材料を用いるにしてもその表面が平滑である
ことが好ましい。Next, a conductive material to be an electrode layer is formed on the substrate, and then a recording layer is uniformly laminated on the entire surface. Specifically, the conductive material may be a material having high conductivity, for example, Au, Pt, Ag, Pd, Al, In, S
Numerous materials including metals such as n, Pb, W, and alloys thereof, and further, graphite, silicide, and conductive oxides such as ITO are exemplified. As a method for forming an electrode using such a material, a conventionally known thin film technique is sufficient. However, the electrode material directly formed on the substrate is a conductive material whose surface does not form an insulating oxide, such as a noble metal or I
It is desirable to use an oxide conductor such as TO, and it is preferable that the surface is smooth regardless of which material is used.
【００４７】さらに記録層の製造法、また上記記録媒体
を用いた情報処理装置のプローブ電極の材料、製造方法
等他の条件は前記した本発明第１の記録媒体の記録層と
同じである。The other conditions such as the method of manufacturing the recording layer, the material of the probe electrode of the information processing apparatus using the above-mentioned recording medium, and the manufacturing method are the same as those of the recording layer of the first recording medium of the present invention.
【００４８】[0048]
【実施例】以下、本発明を実施例に従って説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to embodiments.
【００４９】実施例１ 図４（ｃ）に示す電極基板を作製した。 Example 1 An electrode substrate shown in FIG.
【００５０】先ず大気中でマイカ板をへき開し、平滑基
板１０１とする。First, the mica plate is cleaved in the atmosphere to form a smooth substrate 101.
【００５１】次に、平滑基板上にＡｕを真空蒸着法を用
いてエピタキシャル成長させた。この条件は、蒸着速度
５Å／ｓｅｃ、到達圧力２×１０-6Ｔｏｒｒ、基板温度
４００℃、膜厚５０００Åであった。Next, Au was epitaxially grown on the smooth substrate by using a vacuum evaporation method. The conditions were a deposition rate of 5 ° / sec, an ultimate pressure of 2 × 10 −6 Torr, a substrate temperature of 400 ° C., and a film thickness of 5000 °.
【００５２】続いて、集束イオンビームにより、幅０．
１μｍ、ピッチ１．０μｍ、深さ５ｎｍのトラックを平
滑電極基板上に形成した。集束イオンビームはＡｕ++イ
オンを用い、加速電圧４０ｋＶ、イオン電流１４ｐＡ、
ドーズ量１×１０16／ｃｍ2の条件であった。Subsequently, the focused ion beam is used to set the width to 0.1 mm.
Tracks of 1 μm, a pitch of 1.0 μm, and a depth of 5 nm were formed on the smooth electrode substrate. The focused ion beam uses Au ++ ions, an acceleration voltage of 40 kV, an ion current of 14 pA,
The dose was 1 × 10 16 / cm 2 .
【００５３】上述した方法により作成した平滑電極基板
の表面をＳＴＭで観察したところ、１０μｍ□において
トラックの深さは５ｎｍに形成されており、記録面表面
凹凸は１ｎｍ以下でありトラックが明確に判別できた。When the surface of the smooth electrode substrate formed by the above-described method was observed by STM, the track depth was formed to 5 nm at 10 μm square, and the unevenness of the recording surface was 1 nm or less, and the track was clearly discriminated. did it.
【００５４】実施例２ 図３に示した製造方法により記録媒体を作製した。 Example 2 A recording medium was manufactured by the manufacturing method shown in FIG.
【００５５】まず実施例１と同様に平滑電極基板を作成
した（ｃ）。その後、スクアリリウムービス−６−オク
チルアズレン（ＳＯＡＺ）の２層ＬＢ膜（厚さ３０Å）
を用いた記録層を形成した（ｄ）。以下、ＳＯＡＺＬＢ
膜の形成方法を述べる。２０℃の純水上にＳＯＡＺのク
ロロホルム溶液（濃度０．２×１０-3Ｍ）を水面上に展
開し、溶媒蒸発除去後、表面圧を２０ｍＮ／ｍまで高め
て水面上にＳＯＡＺの単分子膜を形成した。次に、表面
圧を一定に保ったまま、前記平滑電極基板を水面上ＳＯ
ＡＺ単分子膜を垂直に横切る方向に速度３ｍｍ／ｍｉｎ
で静かに浸漬・引き上げを行い、ＳＯＡＺの２層ＬＢ膜
を形成し、記録媒体とする。First, a smooth electrode substrate was prepared in the same manner as in Example 1 (c). Thereafter, a two-layer LB film of squarylium-bis-6-octylazulene (SOAZ) (thickness: 30 mm)
(D). Hereinafter, SOAZLB
A method for forming a film will be described. A chloroform solution of SOAZ (concentration: 0.2 × 10 −3 M) was developed on pure water at 20 ° C., and after evaporating the solvent, the surface pressure was increased to 20 mN / m to increase the molecular weight of SOAZ on the water surface. A film was formed. Next, while the surface pressure is kept constant, the smooth electrode substrate is
Speed 3 mm / min in the direction perpendicular to the AZ monolayer
And gently dipped and pulled up to form a two-layer LB film of SOAZ to obtain a recording medium.
【００５６】実施例１と同様に上述した方法により作成
した記録媒体の表面をＳＴＭで観察したところ、１０μ
ｍ□においてトラックの深さは５ｎｍに形成されてお
り、記録面の表面凹凸は最高値と最低値の差が１ｎｍ以
下でありトラックが明確に判別できた。When the surface of the recording medium prepared by the above-described method in the same manner as in Example 1 was observed by STM, 10 μm was observed.
In m □, the depth of the track was formed to 5 nm, and the difference between the maximum value and the minimum value of the surface unevenness of the recording surface was 1 nm or less, and the track was clearly discriminated.
【００５７】以上のようにして作成した記録媒体を図６
に示す情報処理装置を用いて、情報の記録・再生・消去
を行った。以下、記録・再生方法について述べる。プロ
ーブ電極２０２を記録媒体上トラックパターンに対して
走査した。図９は記録媒体の一部の平面図である。この
際平滑電極基板に対してプローブ電極（Ｐｔ−Ｒｈ合
金）２０２に−０．５Ｖのバイアス電圧を印加し、トン
ネル電流が０．１ｎＡとなるようにドライバー３０５及
びアクチュエータ２０４を用いてプローブ電極２０２と
電極層１０２との距離Ｚを一定に保ちながら走査し、ト
ラック１０４の位置を検出し、係る検出されたトラック
１０４の位置をもとに５０１の如き走査パターンに従っ
てプローブ電極２０２を走査させた。係るトラック位置
の検出はプローブ電極２０２とトラック１０４の間でト
ラック電流が急激に変化することを利用している。係る
走査パターンの一部、即ちトラック１０４の段差より５
０ｎｍに位置から記録を１０ｎｍピッチで行った。記録
は記録層１０３の電気メモリ効果を利用して行った。即
ち情報に従って図１０に示した波形を持つ三角波パルス
電圧をパルス電源３０８を用いて記録層１０３に印加
し、印加部に低抵抗状態を生じさせた。この時、トンネ
ル電流は２ｎＡとなった。なお図１０において、プロー
ブ電極２０２側が＋極、電極層１０２側が−極としてあ
る。記録後再び最初の走査パターン５０１に従って記録
情報の再生を行った。再生用バイアス電圧は新たな情報
の記録、或いは記録された情報の消去が生じない様、
０．５Ｖとし、トンネル電流の変化を測定し、情報再生
を行なった。以上の再生実験においてデータ転送速度を
１Ｍｂｐｓとした時のビットエラーレートは１×１０-5
であった。引き続き情報記録部に図１１に示すパルス電
圧を印加した後に再び再生してみると初期の高抵抗状態
（トンネル電流＝０．１ｎＡ）に戻っており、記録情報
の消去が行われたことを確認できた。The recording medium created as described above is shown in FIG.
Recording, reproduction, and erasure of information were performed using the information processing device shown in FIG. Hereinafter, a recording / reproducing method will be described. The probe electrode 202 was scanned with respect to the track pattern on the recording medium. FIG. 9 is a plan view of a part of the recording medium. At this time, a bias voltage of -0.5 V is applied to the probe electrode (Pt-Rh alloy) 202 on the smooth electrode substrate, and the driver electrode 305 and the actuator 204 are used so that the tunnel current becomes 0.1 nA. Scanning was performed while keeping the distance Z between the electrode and the electrode layer 102 constant, the position of the track 104 was detected, and the probe electrode 202 was scanned according to a scanning pattern 501 based on the detected position of the track 104. The detection of the track position utilizes a sudden change in the track current between the probe electrode 202 and the track 104. A part of the scanning pattern, that is, 5 steps from the step of the track 104
Recording was performed at a pitch of 10 nm from the position of 0 nm. Recording was performed using the electric memory effect of the recording layer 103. That is, a triangular pulse voltage having the waveform shown in FIG. 10 was applied to the recording layer 103 using the pulse power source 308 according to the information, and a low resistance state was generated in the application section. At this time, the tunnel current was 2 nA. In FIG. 10, the positive electrode is on the probe electrode 202 side and the negative electrode is on the electrode layer 102 side. After the recording, the recorded information was reproduced according to the first scanning pattern 501 again. The reproduction bias voltage is used to prevent the recording of new information or the erasure of the recorded information.
The voltage was set to 0.5 V, the change in tunnel current was measured, and information was reproduced. In the above reproduction experiment, the bit error rate when the data transfer rate was 1 Mbps was 1 × 10 −5.
Met. When the pulse voltage shown in FIG. 11 was continuously applied to the information recording section and the reproduction was performed again, the state returned to the initial high resistance state (tunnel current = 0.1 nA), confirming that the recorded information was erased. did it.
【００５８】実施例３ 実施例１と同様にして、平滑電極基板を形成したのち、
実施例２と同様にポリイミドＬＢ膜の記録層を形成し、
記録媒体とした。 Example 3 After forming a smooth electrode substrate in the same manner as in Example 1,
A recording layer of a polyimide LB film was formed in the same manner as in Example 2,
The recording medium was used.
【００５９】係る記録媒体を用い実施例２と同様にして
記録・再生実験を行ったところ、ビットエラーレートは
２×１０-6であり、消去も可能であった。When a recording / reproducing experiment was performed using the recording medium in the same manner as in Example 2, the bit error rate was 2 × 10 −6 and erasing was possible.
【００６０】実施例４ 大気中でマイカ板をへき開し、係るへき開面に集束イオ
ンビームを用いて、幅０．１μｍ、ピッチ１．０μｍ、
深さ５ｎｍのトラックを平滑基板上に形成した。該集束
イオンビームは実施例１と同様の条件でおこなった。 Example 4 A mica plate was cleaved in the air, and a focused ion beam was used on the cleaved surface to form a 0.1 μm wide, 1.0 μm pitch.
Tracks having a depth of 5 nm were formed on the smooth substrate. The focused ion beam was performed under the same conditions as in Example 1.
【００６１】続いて、実施例１と同様にエピタキシャル
成長させたＡｕからなる電極層を形成し、平滑電極基板
とした。Subsequently, an electrode layer made of Au epitaxially grown in the same manner as in Example 1 was formed to obtain a smooth electrode substrate.
【００６２】係る平滑電極基板上に、実施例２と同様に
ＳＯＡＺ２層からなる記録層を形成し、記録媒体とした
（図４（ａ））。On the smooth electrode substrate, a recording layer composed of two SOAZ layers was formed in the same manner as in Example 2 to obtain a recording medium (FIG. 4A).
【００６３】係る記録媒体を用い実施例２と同様にして
記録・再生実験を行ったところ、ビットエラーレートは
３×１０-5であり、消去も可能であった。When a recording / reproducing experiment was performed using the recording medium in the same manner as in Example 2, the bit error rate was 3 × 10 -5 and erasing was possible.
【００６４】実施例５ 大気中で、ＨＯＰＧ（Ｈｉｇｈｌｙ−Ｏｒｉｅｎｔｅｄ
−Ｐｙｒｏｌｉｔｈｉｃ−Ｇｒａｐｈｉｔｅ）をへき開
したのち、実施例１と全く同様にして集束イオンビーム
を用いて幅０．１μｍ、ピッチ１．０μｍ、深さ５ｎｍ
のトラックを形成した。 Example 5 In the atmosphere, HOPG (Highly Oriented)
-Pyrolithic-Graphite), and then using a focused ion beam in exactly the same manner as in Example 1 using a focused ion beam with a width of 0.1 μm, a pitch of 1.0 μm, and a depth of 5 nm.
Tracks were formed.
【００６５】その後、係る平滑基板上に記録層として、
ポリイミドＬＢ膜を４層累積した（図４（ｂ））。な
お、ポリイミドＬＢ膜の形成方法は以下の通りである。Then, as a recording layer on the smooth substrate,
Four polyimide LB films were accumulated (FIG. 4B). The method for forming the polyimide LB film is as follows.
【００６６】ポリアミック酸（分子量約２０万）を濃度
１×１０-3％（ｇ／ｇ）で溶かしたジメチルアセトアミ
ド溶液を、別途調整したＮ，Ｎ−ジメチルオクタデシル
アミンの同溶媒による１×１０-3Ｍ溶液を１：２（ｖ／
ｖ）に混合し、ポリアミド酸オクタデシルアミン塩溶液
を調整した。係る溶液を水温２０℃の純水からなる水相
上に展開し、水面上に単分子膜を形成した。この単分子
膜の表面圧を２５ｍＮ／ｍまで高め、さらにこれを一定
に保ちながら、前記基板を水面に横切るように５ｍｍ／
分で移動させて浸漬、引き上げを行ない、Ｙ型単分子膜
の累積を行なった。係るポリアミック酸単分子累積膜を
３００℃で１０分間加熱を行なうことによりポリイミド
にした。A dimethylacetamide solution in which a polyamic acid (molecular weight: about 200,000) was dissolved at a concentration of 1 × 10 −3 % (g / g) was used to separately prepare 1 × 10 − of N, N-dimethyloctadecylamine in the same solvent. The 3M solution was added at 1: 2 (v /
v) to prepare a polyamic acid octadecylamine salt solution. Such a solution was developed on an aqueous phase consisting of pure water at a water temperature of 20 ° C. to form a monomolecular film on the water surface. The surface pressure of this monomolecular film was increased to 25 mN / m, and while keeping this constant, 5 mm /
The immersion and lifting were carried out in minutes, and the Y-type monomolecular film was accumulated. The polyamic acid monomolecular cumulative film was heated at 300 ° C. for 10 minutes to obtain a polyimide.
【００６７】なお、ポリイミド１層あたりの厚さは、エ
リプソメトリー法により約０．４ｎｍと求められた。The thickness per polyimide layer was determined to be about 0.4 nm by ellipsometry.
【００６８】係る記録媒体を用い実施例２と同様にして
記録・再生実験を行ったところ、ビットエラーレートは
２×１０-5であり、消去も可能であった。When a recording / reproducing experiment was carried out using the recording medium in the same manner as in Example 2, the bit error rate was 2 × 10 -5 and erasing was possible.
【００６９】実施例６ 図５に示すように大気中でマイカ板をへき開し、平滑基
板１０１とする。 Embodiment 6 As shown in FIG. 5, a mica plate is cleaved in the air to form a smooth substrate 101.
【００７０】次に、係る平滑基板上にＡｕを真空蒸着法
を用いて、エピタキシャル成長させ、電極層とした。こ
の条件は、蒸着速度０．５／ｓｅｃ、到達圧力２×１０
-6Ｔｏｒｒ、基板温度４００℃、膜厚５００ｎｍであっ
た。Next, Au was epitaxially grown on the smooth substrate by using a vacuum deposition method to form an electrode layer. The conditions are as follows: deposition rate 0.5 / sec, ultimate pressure 2 × 10
-6 Torr, substrate temperature 400 ° C., and film thickness 500 nm.
【００７１】その後、係る平滑電極基板上に、ＥＢレジ
スト（ＰＭＭＡ：商標名ＯＥＢＲ−１０００ 東京応化
製）を塗布し、露光、現像を経て、所望のレジストパタ
ーンを形成した。ＥＢ描画条件は、加速電圧２０ｋＶ、
ドーズ量５０μＣ／ｃｍ2であった。（幅０．１μｍ、
ピッチ１μｍ）続いて、係るレジストパターンをイオン
エッチング法により、電極層であるＡｕをエッチング
し、レジスト剥離後トラックパターンとした。この時
の、イオンエッチング条件は、エッチングガスＡｒ、イ
オンエネルギー５００ｅＶ、電流値０．５ｍＶであっ
た。また剥離液には、メチルエチルケトンを用いた。Thereafter, an EB resist (PMMA: trade name: OEBR-1000, manufactured by Tokyo Ohka) was applied on the smooth electrode substrate, exposed, and developed to form a desired resist pattern. The EB writing conditions were as follows: an acceleration voltage of 20 kV,
The dose was 50 μC / cm 2 . (Width 0.1 μm,
Subsequently, Au as an electrode layer was etched by ion etching to form a track pattern after the resist was peeled off. The ion etching conditions at this time were an etching gas Ar, an ion energy of 500 eV, and a current value of 0.5 mV. In addition, methyl ethyl ketone was used as the stripping solution.
【００７２】係る平滑電極基板上に、実施例２と同様に
ポリイミドＬＢ膜の記録層を形成し、記録媒体とした。A recording layer of a polyimide LB film was formed on the smooth electrode substrate in the same manner as in Example 2 to obtain a recording medium.
【００７３】上記のように作製した記録媒体を用いて、
実施例２と同様の記録再生実験をおこなったところ、ビ
ットエラーレートは２×１０-6であり、消去も可能であ
った。Using the recording medium produced as described above,
When a recording / reproducing experiment was performed in the same manner as in Example 2, the bit error rate was 2 × 10 −6 and erasing was possible.
【００７４】比較例 実施例１と同様にして、平滑電極基板を作製した。ただ
し、トラックの深さは５０ｎｍとした。 Comparative Example A smooth electrode substrate was manufactured in the same manner as in Example 1. However, the track depth was 50 nm.
【００７５】係る平滑電極基板の表面を実施例１と同様
にＳＴＭで観察したところ、トラック以外の表面凹凸は
１ｎｍ以下であったが、トラックの段差部の形状を明確
に判別することが困難であった。また、係る平滑電極基
板を観察したプローブ電極の先端部を光学顕微鏡を用い
て観察したところ損傷が認められた。When the surface of the smooth electrode substrate was observed by STM in the same manner as in Example 1, the surface irregularities other than the track were 1 nm or less, but it was difficult to clearly determine the shape of the step portion of the track. there were. Further, when the tip of the probe electrode on which the smooth electrode substrate was observed was observed using an optical microscope, damage was observed.
【００７６】実施例７ 先ず基板として、ＳｉＯ2が１μｍ積層されているＳｉ
（１１０）ウエハを用意し、洗浄した。係るＳｉＯ2上
にＥＢレジストであるポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭ
Ａ）を塗布し、ＥＢ露光、現像を行い所望のトラックパ
ターンを形成する。この時のＥＢ描画条件は、加速電圧
２０ｋＶ、ドーズ量５０μＣ／ｃｍ2であった。続い
て、係るレジストをマスクとしてＳｉＯ2を深さ０．１
μｍになるようにエッチングした。エッチングにはＣＦ
4ガスを用い、ガス圧５Ｐａ、エッチングパワー１５０
Ｗの条件で行った。その後、メチルエチルケトンにより
レジストを剥離した。[0076] As Example 7 First substrate, Si of SiO 2 is 1μm laminated
(110) A wafer was prepared and washed. An EB resist polymethyl methacrylate (PMM) is formed on the SiO 2.
A) is applied, and EB exposure and development are performed to form a desired track pattern. The EB writing conditions at this time were an acceleration voltage of 20 kV and a dose of 50 μC / cm 2 . Subsequently, using the resist as a mask, SiO 2 is applied to a depth of 0.1.
Etching was performed to a thickness of μm. CF for etching
Using 4 gases, gas pressure 5 Pa, etching power 150
W was performed under the condition of W. Thereafter, the resist was stripped with methyl ethyl ketone.
【００７７】次に、４０％ＫＯＨ水溶液を用い、ＳｉＯ
2をマスクとして室温でＳｉの異方性エッチングを行っ
た。エッチング深さは３０ｎｍであった。Next, using a 40% KOH aqueous solution,
Using Si as a mask, anisotropic etching of Si was performed at room temperature. The etching depth was 30 nm.
【００７８】上記のようにして作成した基板上に電極層
としてＡｕを膜厚が５０ｎｍになるように真空蒸着法を
用いて形成した。この時下引き層として膜厚５ｎｍのＣ
ｒを形成した。Au was formed as an electrode layer on the substrate prepared as described above so as to have a thickness of 50 nm by a vacuum evaporation method. At this time, a 5 nm-thick C
r was formed.
【００７９】その後、記録層として、スクアリリウム−
ビス−６−オクチルアズレン（ＳＯＡＺ）を濃度０．２
ｍｇ／ｍｌで溶かしたクロロホルム溶液を水温２０℃の
純水からなる水相上に展開し、水面上に単分子膜を形成
した。溶媒の蒸発を待ち、係る単分子膜の表面圧を２０
ｍＮ／ｍまで高め、さらにこれを一定に保ちながら前記
基板を水面を横切るように速度５ｍｍ／ｍｉｎで静かに
浸漬し、さらに引き上げて、２層のＹ型単分子膜の累積
を行った。Thereafter, squarylium-
Bis-6-octylazulene (SOAZ) at a concentration of 0.2
A chloroform solution dissolved at mg / ml was developed on an aqueous phase composed of pure water at a water temperature of 20 ° C., and a monomolecular film was formed on the water surface. Wait for the solvent to evaporate and increase the surface pressure of the monolayer to 20.
The substrate was gently immersed at a speed of 5 mm / min across the water surface while keeping the pressure constant at a constant value of mN / m, and further raised to accumulate two Y-type monomolecular films.
【００８０】以上の様な方法により作成した記録媒体
に、図１５に示した情報処理装置を用いて記録・再生・
消去の実験を行った。以下図面に従って説明する。Using the information processing apparatus shown in FIG.
An erasure experiment was performed. This will be described below with reference to the drawings.
【００８１】１０１は記録媒体の基板、２０１はステー
ジで記録媒体上の任意の記録領域にプローブ電極２０２
を引き込むために、Ｘ、Ｙ及びＺ各方向に１０ｍｍの範
囲で移動できる。８０１は円筒型のＰＺＴ（ジルコン酸
チタン酸鉛）アクチュエータで、プローブ電極（Ｐｔ−
Ｒｈ合金）２０２を記録媒体上のデータ列に沿って走査
するためのもので、Ｘ、Ｙ、及びＺ方向にそれぞれ２μ
ｍまで移動できる。Reference numeral 101 denotes a substrate of a recording medium, 201 denotes a stage, and a probe electrode 202 is provided on an arbitrary recording area on the recording medium.
Can be moved within a range of 10 mm in each of the X, Y and Z directions. Reference numeral 801 denotes a cylindrical PZT (lead zirconate titanate) actuator, which has a probe electrode (Pt-
(Rh alloy) 202 for scanning along a data row on a recording medium, and 2 μm in each of the X, Y, and Z directions.
m.
【００８２】プローブ電極２０２は電流アンプ８１０に
接続される。電流アンプ８１０の出力は対数圧縮回路８
１１を経由してサンプルホールド回路８１２に入され
る。サンプルホールド回路８１２の出力信号（ａ）はコ
ンパレータ８１３、ピークホールド回路８１４、及び高
域通過型フィルタ３０７にそれぞれ入力される。The probe electrode 202 is connected to a current amplifier 810. The output of the current amplifier 810 is a logarithmic compression circuit 8
The signal is input to the sample and hold circuit 812 via 11. The output signal (a) of the sample hold circuit 812 is input to the comparator 813, the peak hold circuit 814, and the high-pass filter 307, respectively.
【００８３】ピークホールド回路８１４の出力（ｂ）は
誤差増幅器３０４と低域通過型フィルタ３０３に接続さ
れる。誤差増幅器３０４の出力は円筒型ＰＺＴ８０１の
ΔＺ駆動電極に接続される。一方、低域通過型フィルタ
３０３の出力は減衰器ＶＲ3を通じてコンパレータ８１
７に入力される。高域通過型フィルタ３０７の出力
（ｄ）はコンパレータ８１７のもう一方の入力に接続さ
れる。さらに、コンパレータ８１７の出力はデータ変復
調部８２３のデータ復調器に入力される。The output (b) of the peak hold circuit 814 is connected to the error amplifier 304 and the low-pass filter 303. The output of the error amplifier 304 is connected to the ΔZ drive electrode of the cylindrical PZT 801. On the other hand, the comparator 81 outputs the low-pass filter 303, through the attenuator VR 3
7 is input. The output (d) of the high-pass filter 307 is connected to the other input of the comparator 817. Further, the output of the comparator 817 is input to the data demodulator of the data modem 823.
【００８４】データ変復調部８２３のデータ変調出力は
パルス発生器８２１に接続され、ＤＳバイアス電圧ＶB1
と合成して記録媒体電極に接続される。The data modulation output of the data modulation / demodulation unit 823 is connected to a pulse generator 821, and a DS bias voltage V B1
And is connected to the recording medium electrode.
【００８５】トラッキング制御部８２２はアップダウン
カウンタ８１９及び、Ｄ／Ａコンバータ８２０を介して
円筒型ＰＺＴアクチュエータ８０１を駆動する。アップ
ダウンカウンタ８１９のアップ入力（ｇ）にはエッジ検
出用のコンパレータ８１３の出力とトラッキング制御部
８２２からのアップ制御信号とのＯＲを接続する。一方
アップダウンカウンタ８１９のダウン入力（ｆ）にはト
ラッキング制御部８２２のダウン制御信号を接続する。
アツプダウンカウンタ８１９のカウント出力はＤ／Ａ変
換器８２０によりアナログ電圧に変換され円筒型ＰＺＴ
８０１をΔＸ駆動する。The tracking controller 822 drives the cylindrical PZT actuator 801 via an up / down counter 819 and a D / A converter 820. To the up input (g) of the up / down counter 819, the OR of the output of the edge detection comparator 813 and the up control signal from the tracking control unit 822 is connected. On the other hand, a down control signal of the tracking control unit 822 is connected to the down input (f) of the up / down counter 819.
The count output of the up-down counter 819 is converted into an analog voltage by a D / A converter 820 and is converted into a cylindrical PZT.
801 is driven by ΔX.
【００８６】データの再生動作を想定すると、プローブ
電極２０２の記録媒体上での軌跡は図１４となる。ステ
ージ２０１により初期設定されたプローブ位置より円筒
型ＰＺＴ８０１がデータ走査を始めると６４２で表され
る軌跡を通ってエッジ部６２０を検出するとプローブ電
極２０２の走査は反転し６４１の軌跡となる。さらに一
定距離を走査後、再び反転しエッジ部６２０に向かう方
向に進む。Assuming a data reproducing operation, the locus of the probe electrode 202 on the recording medium is as shown in FIG. When the cylindrical PZT 801 starts data scanning from the probe position initially set by the stage 201, when the edge portion 620 is detected through a locus indicated by 642, the scanning of the probe electrode 202 is inverted to become a locus of 641. Further, after scanning for a certain distance, the image is inverted again and proceeds in a direction toward the edge portion 620.
【００８７】上記の動作を繰り返し、プローブ電極２０
２がデータビット列４０１を検出すると、このデータ列
に走査方位を調整しつつ順次走査していく。The above operation is repeated, and the probe electrode 20
2 detects the data bit string 401 and sequentially scans this data string while adjusting the scanning direction.
【００８８】プローブ電極２０２の走査方位は走査方位
制御信号（ｌ）により可変抵抗Ｒ2を変化させ、円筒型
ＰＺＴアクチュエータ８０１のΔＸ／ΔＹの駆動比を変
えて行う。また適正走査方位の検出は、図１５には図示
していないがウォブリング電圧（ｋ）をΔＹ駆動し、こ
の時のトンネル電圧のピークホールドされたエンベロー
ブ信号（ｃ）をモニターして判断される。The scanning azimuth of the probe electrode 202 is performed by changing the variable resistor R 2 according to the scanning azimuth control signal (l) and changing the ΔX / ΔY drive ratio of the cylindrical PZT actuator 801. Although not shown in FIG. 15, the detection of the proper scanning azimuth is determined by driving the wobbling voltage (k) by ΔY and monitoring the envelope signal (c) at which the peak of the tunnel voltage is held at this time.
【００８９】次に、再生時における動作を各信号の状態
を表す図１６のタイミングチャートを用いて説明する。Next, the operation at the time of reproduction will be described with reference to the timing chart of FIG. 16 showing the state of each signal.
【００９０】プローブ電極２０２により検出されたトン
ネル電流は図１５の電流アンプ８１０により増幅された
後、８１１により対数圧縮し、８１２でサンプルホール
ドされる。このサンプルホールド回路８１２は再生時に
はスルー状態となり対数圧縮器８１１の出力がそのまま
出力される。The tunnel current detected by the probe electrode 202 is amplified by the current amplifier 810 in FIG. 15, then logarithmically compressed by 811 and sampled and held by 812. The sample hold circuit 812 is in a through state during reproduction, and the output of the logarithmic compressor 811 is output as it is.
【００９１】サンプルホールド出力（ａ）はエッジ検出
用コンパレータ８１３によりスレッシュホールド電圧Ｖ
B2と比較しプローブ電極２０２がエッジに接近するのを
検出する。但し、ＶB2はデータ列による出力電圧より大
きく設定する。The sample hold output (a) is supplied to the threshold voltage V by the edge detection comparator 813.
It is detected that the probe electrode 202 approaches the edge in comparison with B2 . However, V B2 is set to be higher than the output voltage based on the data string.
【００９２】エッジ検出した信号はアップダウンカウン
タ８１９を強制的にアップカウント動作に切り換えるさ
らに一定のカウント値をアップカウントした後、再びダ
ウンカウントに切り換える。この時のアップダウンカウ
ンタ８１９のアップ及びダウン制御信号を図１６にそれ
ぞれ示す。またΔＸ駆動出力を図１６（ｈ）に示す。The edge-detected signal forcibly switches the up / down counter 819 to an up-counting operation. After a certain count value is up-counted, the signal is again switched to down-counting. FIG. 16 shows the up and down control signals of the up / down counter 819 at this time. FIG. 16H shows the ΔX drive output.
【００９３】この動作によりプローブ電極２０２は記録
媒体のエッジ部６２０に衝突することなく走査すること
ができる。サンプルホールド出力（ａ）は高域通過型フ
ィルタ３０７により高域周波数成分即ちデータ情報成分
を抽出し、コンパレータ８１７によりデータ列のエンベ
ローブ信号（ｃ）を適当に減衰した電圧と比較し２値化
データ（ｅ）を得る。この時のコンパレータ８１７のそ
れぞれの入力信号を図１６（ｃ）、（ｄ）に示す。ま
た、２値化された信号を図１６（ｅ）に示す。尚、エン
ベローブ信号（ｃ）はピークホールド出力（ｂ）を低域
通過型フィルタ３０３で積分したものである。With this operation, the probe electrode 202 can scan without colliding with the edge 620 of the recording medium. The sample-and-hold output (a) extracts a high-frequency component, that is, a data information component, by a high-pass filter 307, and compares the envelope signal (c) of the data string with a voltage that is appropriately attenuated by a comparator 817 to obtain binary data. (E) is obtained. The input signals of the comparator 817 at this time are shown in FIGS. FIG. 16E shows the binarized signal. The envelope signal (c) is obtained by integrating the peak hold output (b) with the low-pass filter 303.
【００９４】次に、記録時における動作を各信号の状態
を表す図１７のタイミングチャートを用いて説明する。Next, the operation at the time of recording will be described with reference to the timing chart of FIG. 17 showing the state of each signal.
【００９５】サンプルホールド回路８１２の出力信号
（ａ）をコンパレータ８１３によりＶB2と比較し、エッ
ジ部接近を検出すると、まずＶB3を所定のレベルに設定
し書き込み動作に入る。プローブ電極２０２と記録媒体
との間隔の制御が安定する時間を待ってサンプルホール
ド制御信号（ｉ）をデータ書き込みクロックに同期して
ホールド状態とし、パルス発生器８２１により書き込み
パルス（ｊ）を発生する。このデータパルスの書き込み
はプロープ電極２０２が反転走査するまで書き込まれ、
プローブ電極２０２が反転走査すると直ちに読みだし走
査に戻り次のエッジ部１２０を検出するまでのデータ書
き込み動作は待機状態となる。The output signal (a) of the sample-and-hold circuit 812 is compared with V B2 by the comparator 813. When the approach of the edge is detected, V B3 is first set to a predetermined level, and the writing operation is started. After waiting for a time when the control of the interval between the probe electrode 202 and the recording medium is stabilized, the sample-and-hold control signal (i) is put into the hold state in synchronization with the data write clock, and the pulse generator 821 generates the write pulse (j). . This data pulse is written until the probe electrode 202 performs reverse scanning.
Immediately after the probe electrode 202 performs the reverse scanning, the scanning returns to the reading scanning, and the data writing operation until the next edge portion 120 is detected is in a standby state.
【００９６】引き続き、記録再生方法を説明する。基板
に対してプローブ電極２０２に−０．５Ｖのバイアス電
圧を印加し、トンネル電流が０．１ｎＡとなるようにプ
ローブ電極２０２と記録媒体の距離Ｚを一定に保ちなが
らプローブ電極２０２を走査し、トラック１０４が形成
されていることを確認したのち、前述した方法によりト
ラッキングを行い、任意のトラック上をこれから外れる
ことなくプローブ電極２０２を走査させることが可能で
あることがわかった。Next, the recording / reproducing method will be described. A bias voltage of -0.5 V is applied to the probe electrode 202 with respect to the substrate, and the probe electrode 202 is scanned while keeping the distance Z between the probe electrode 202 and the recording medium constant so that the tunnel current becomes 0.1 nA, After confirming that the track 104 was formed, tracking was performed by the method described above, and it was found that the probe electrode 202 could be scanned on an arbitrary track without deviating therefrom.
【００９７】次に、プローブ電極２０２をトラック上で
走査させながら、５０ｎｍピツチで情報の記録を行っ
た。係る情報の記録は、プローブ電極２０２を＋側、電
極層を−側にして、電気メモリー材料が低抵抗状態（Ｏ
Ｎ状態）に変化する様に、図１８に示す三角波パルス電
圧を印加した。その後、プローブ電極２０２を記録開始
点に戻し、再びトラック１０４上を走査させた。その結
果、データビット４０１においては０．７ｍＡ程度のプ
ローブ電流が流れ、ＯＮ状態となっていることが示され
た。以上の再生実験において、ビットエラーレートは３
×１０-6であった。Next, while scanning the probe electrode 202 on the track, information was recorded at a pitch of 50 nm. Such information is recorded by setting the probe electrode 202 to the positive side and the electrode layer to the negative side so that the electric memory material is in a low resistance state (O
(N state), a triangular pulse voltage shown in FIG. 18 was applied. Thereafter, the probe electrode 202 was returned to the recording start point, and the track 104 was scanned again. As a result, a probe current of about 0.7 mA flows in the data bit 401, which indicates that the data bit 401 is in the ON state. In the above reproduction experiment, the bit error rate was 3
× 10 -6 .
【００９８】尚、プローブ電極２０２を電気メモリー材
料がＯＮ状態からＯＦＦ状態に変化するように図１９に
示すパルス電圧を印加したのちに、再び記録位置をトレ
ースした結果、全ての記録状態が消去されＯＦＦ状態に
遷移したことも確認した。After applying the pulse voltage shown in FIG. 19 to the probe electrode 202 so that the electric memory material changes from the ON state to the OFF state, the recording position is traced again. As a result, all the recorded states are erased. It was also confirmed that the state transited to the OFF state.
【００９９】尚、ＳＯＡＺ１層あたりの厚さは、小角Ｘ
線回折法により求めたところ、約１．５ｎｍであった。The thickness per SOAZ layer is small angle X
It was about 1.5 nm as determined by the line diffraction method.
【０１００】実施例８ 実施例７と同様に、トラックパターン及び電極層を形成
した。その後、ポリイミドＬＢ膜を２層累積し記録層を
形成した。尚、ポリイミドＬＢ膜の形成方法は以下の通
りである。 Example 8 As in Example 7, a track pattern and an electrode layer were formed. Thereafter, two polyimide LB films were accumulated to form a recording layer. The method for forming the polyimide LB film is as follows.
【０１０１】ポリアミック酸（分子量約２０万）を濃度
１×１０-3％（ｇ／ｇ）で溶かしたジメチルアセトアミ
ド溶液を、別途調整したＮ，Ｎ−ジメチルオクタデシル
アミンの同溶媒による１×１０-3Ｍ溶液を１：２（ｖ／
ｖ）に混合し、ポリアミド酸オンタデシルアミン塩溶液
を調整した。係る溶液を水温２０℃の純水からなる水相
上に展開し、水面上に単分子膜を形成した。この単分子
膜の表面圧を２５ｍＮ／ｍまで高め、さらにこれを一定
に保ちながら、前記基板を水面に横切るように５ｍｍ／
分で移動させて浸漬、引き上げを行ない、Ｙ型単分子膜
の累積を行なった。係る累積膜を３００℃で１０分間加
熱を行なうことによりポリイミドにした。尚、ポリイミ
ド１層あたりの厚さは、エリプソメトリー用により約
０．４ｎｍと求められた。A dimethylacetamide solution in which a polyamic acid (molecular weight: about 200,000) was dissolved at a concentration of 1 × 10 −3 % (g / g) was separately prepared to prepare 1 × 10 − of N, N-dimethyloctadecylamine in the same solvent. The 3M solution was added at 1: 2 (v /
v) to prepare a polyamic acid ontadecylamine salt solution. Such a solution was developed on an aqueous phase consisting of pure water at a water temperature of 20 ° C. to form a monomolecular film on the water surface. The surface pressure of this monomolecular film was increased to 25 mN / m, and while keeping this constant, 5 mm /
The immersion and lifting were carried out in minutes, and the Y-type monomolecular film was accumulated. The accumulated film was heated at 300 ° C. for 10 minutes to obtain a polyimide. The thickness per polyimide layer was determined to be about 0.4 nm for ellipsometry.
【０１０２】係る記録媒体を用い実施例７と同様にして
記録・再生実験を行ったところ、ビットエラーレートは
１×１０-5であり、消去も可能であった。When a recording / reproducing experiment was performed using the recording medium in the same manner as in Example 7, the bit error rate was 1 × 10 -5 and erasing was possible.
【０１０３】 実施例９ 実施例７と同様に記録媒体を作成した。但しトラックパ
ターンを作成する際にプローブ電極をトラックに引き込
むためのガイド部９０１も形成した（図２０）。Example 9 A recording medium was produced in the same manner as in Example 7. However, a guide portion 901 for drawing the probe electrode into the track when forming the track pattern was also formed (FIG. 20 ).
【０１０４】係る記録媒体を用い実施例７と同様にして
記録・再生実験を行ったところ、ビットエラーレートは
１×１０-6であり、消去も可能であった。When a recording / reproducing experiment was performed using the recording medium in the same manner as in Example 7, the bit error rate was 1 × 10 −6 and erasing was possible.
【０１０５】[0105]
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば以下
のような効果が得られる。As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.
【０１０６】１）トラック以外の表面凹凸の最高値と最
低値の差が１ｎｍ以下である平滑な電極の形成が可能な
ので、トラックが明確に判別でき、且つＳ／Ｎ比の高い
データ再生が可能になった。1) Since a smooth electrode having a difference of 1 nm or less between the maximum value and the minimum value of the surface irregularities other than the track can be formed, the track can be clearly discriminated and data reproduction with a high S / N ratio can be performed. Became.
【０１０７】２）トラック以外の表面凹凸最高値と最低
値の差が１ｎｍ以下である平滑な電極の形成が可能なの
で、トラッキング周波数を高くとれるようになり、トラ
ッキングの追跡精度を充分に確保できるようになった。2) Since a smooth electrode having a difference between the maximum value and the minimum value of the surface irregularities other than the track of 1 nm or less can be formed, the tracking frequency can be increased, and the tracking accuracy of tracking can be sufficiently ensured. Became.
【０１０８】３）イオンビーム技術を用いてトラックを
形成するので、幅の狭いトラックを形成することが可能
になった。そのために記録密度を犠牲にすることなくト
ラッキングを行うことができるようになった。3) Since tracks are formed by using the ion beam technique, it is possible to form narrow tracks. Therefore, tracking can be performed without sacrificing recording density.
【０１０９】４）イオンビーム技術を用いてトラックを
形成するので、段差の小さなトラックを形成することが
できるようになった。そのために、プローブ電極の掃引
時にプローブ電極を損傷することがなくなり、データの
誤り率を小さくすることができるようになった。4) Since tracks are formed by using the ion beam technique, tracks with small steps can be formed. Therefore, the probe electrode is not damaged when the probe electrode is swept, and the data error rate can be reduced.
【０１１０】５）トラック側壁と記録面のなすエッジ部
の角度が直角なのでエッジ検出信号のＳ／Ｎ比が極めて
高くなるため、プローブ電極の位置精度が向上する。5) The S / N ratio of the edge detection signal is extremely high since the angle between the track side wall and the edge portion formed by the recording surface is a right angle, so that the position accuracy of the probe electrode is improved.
【０１１１】６）エッジ部の形成方法に従来公知のリソ
グラフィー技術を用いることができるのでプローブ電極
の引き込み部を同時に形成することが可能になるので記
録媒体の互換性が向上する。6) Since a conventionally known lithography technique can be used for the method of forming the edge portion, it is possible to simultaneously form the lead-in portion of the probe electrode, thereby improving the compatibility of the recording medium.
【０１１２】７）エッジを基準としたトラッキング動作
は２次元のデータ領域に対して行われるので、トラッキ
ング動作のための処理時間はデータ１ビットに対して極
めて小さく、高速なデータの読みだし書き込みが可能に
なる。7) Since the tracking operation based on the edge is performed on a two-dimensional data area, the processing time for the tracking operation is extremely short for one bit of data, and high-speed data reading and writing can be performed. Will be possible.
【０１１３】８）記録媒体のエッジ部を基準としてデー
タ列を書き込むので、読みだし時にプローブ電極がデー
タビット列上を走査する際、データビットが記録されて
いるタイミングを正確に予測することができるので、ウ
ォブリング等によるデータ列への走査方位決定が確実な
ものとなる。8) Since the data string is written based on the edge of the recording medium, the timing at which the data bits are recorded can be accurately predicted when the probe electrode scans the data bit string at the time of reading. , Wobbling, etc., the scanning azimuth of the data sequence can be reliably determined.
【図１】本発明による記録媒体の模式断面図である。FIG. 1 is a schematic sectional view of a recording medium according to the present invention.
【図２】本発明による記録媒体の再生信号の周波数スペ
クトラムのダイアグラムである。FIG. 2 is a diagram of a frequency spectrum of a reproduced signal of a recording medium according to the present invention.
【図３】本発明における記録媒体の各製造工程における
断面図の一例である。FIG. 3 is an example of a sectional view in each manufacturing process of the recording medium according to the present invention.
【図４】本発明における記録媒体及び電極基板の断面図
の一例である。FIG. 4 is an example of a sectional view of a recording medium and an electrode substrate according to the present invention.
【図５】本発明における記録媒体の各製造工程における
断面図の一例である。FIG. 5 is an example of a sectional view in each manufacturing step of the recording medium according to the present invention.
【図６】ＳＴＭを応用した再生装置の構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram of a reproducing apparatus to which STM is applied.
【図７】従来の記録媒体の模式断面図である。FIG. 7 is a schematic sectional view of a conventional recording medium.
【図８】従来の再生信号の周波数スペクトラムのダイア
グラムである。FIG. 8 is a diagram of a frequency spectrum of a conventional reproduction signal.
【図９】本発明による記録媒体表面上のプローブ電極走
査パターンとトラック及び記録ビットとの位置関係の一
形態を示した模式図である。FIG. 9 is a schematic diagram showing one form of a positional relationship between a scanning pattern of a probe electrode on a recording medium surface and tracks and recording bits according to the present invention.
【図１０】本発明の記録媒体の記録層を高抵抗状態から
低抵抗状態へ遷移させるのに必要な電気パルスの波形を
示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a waveform of an electric pulse required to cause a recording layer of the recording medium of the present invention to transition from a high resistance state to a low resistance state.
【図１１】本発明による記録媒体の記録層上の低抵抗状
態部位を再び高抵抗状態に戻すのに必要な電気パルスの
波形を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a waveform of an electric pulse necessary for returning a low resistance state portion on a recording layer of a recording medium according to the present invention to a high resistance state again.
【図１２】本発明の記録媒体の断面図である。FIG. 12 is a sectional view of a recording medium according to the present invention.
【図１３】本発明の情報処理装置の構成ブロック図であ
る。FIG. 13 is a configuration block diagram of an information processing apparatus of the present invention.
【図１４】本発明における情報処理装置のプローブ電極
の記録媒体面上の軌跡を表す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating a locus of a probe electrode of the information processing apparatus according to the present invention on a recording medium surface.
【図１５】本発明の情報処理装置の一実施例を示す図で
ある。FIG. 15 is a diagram showing an embodiment of the information processing apparatus of the present invention.
【図１６】本発明の情報処理装置の再生時の各部の信号
波形を示す図である。FIG. 16 is a diagram illustrating signal waveforms of respective units during reproduction of the information processing apparatus of the present invention.
【図１７】本発明の情報処理装置の記録時の各部の信号
波形を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing signal waveforms of respective units at the time of recording of the information processing apparatus of the present invention.
【図１８】本発明の記録媒体に記録を行う際に加えるパ
ルス信号波形を示す図である。FIG. 18 is a diagram showing a pulse signal waveform applied when recording is performed on the recording medium of the present invention.
【図１９】本発明の記録媒体の消去を行う際に加えるパ
ルス信号波形を示す図である。FIG. 19 is a diagram showing a pulse signal waveform applied when erasing the recording medium of the present invention.
【図２０】本発明に用いた記録媒体の一実施例の平面図
である。FIG. 20 is a plan view of one embodiment of a recording medium used in the present invention.
【図２１】電気メモリー効果の説明図である。FIG. 21 is an explanatory diagram of an electric memory effect.
１０１ 基板 １０２ 電極層 １０３ 記録層 １０４ トラック １０５ ＥＢレジスト ２０１ ＸＹステージ ２０２ プローブ電極 ２０３ 支持体 ２０４ Ｚ軸リニアアクチュエータ ２０５ Ｘ軸リニアアクチュエータ ２０６ Ｙ軸リニアアクチュエータ ３０１ 増幅器 ３０２ 対数圧縮器 ３０３ 低域通過フィルタ ３０４ 誤差増幅器 ３０５ ドライバー ３０６ ステージ駆動回路 ３０７ 高域通過フィルタ ３０８ パルス電源 ３０９ サーボ回路 ４０１ データビット ４０２ 結晶粒 ４０３ データ信号帯域 ５０１ 走査パターン ５０２ データビット ６２０ エッジ ６４１ 軌跡ａ ６４２ 軌跡ｂ ７０２ プローブ高さ検出回路 ７０３ エッジ ７０５ Ｚ軸駆動制御回路 ７０６ Ｘ軸駆動制御回路 ７０７ Ｙ軸駆動制御回路 ７０８ データ変調回路 ７２１ 記録再生領域 ８０１ ＰＺＴアクチュエータ ８１０ 電流アンプ ８１１ 対数圧縮回路 ８１２ サンプルホールド回路 ８１３ コンパレータ ８１４ ピークホールド回路 ８１７ コンパレータ ８１９ アップダウンカウンタ ８２０ Ｄ／Ａコンバータ ８２１ パルス発生器 ８２２ トラッキング制御部 ８２３ データ変復調部 ８２４ ステージ制御部 ９０１ ガイド部 101 Substrate 102 Electrode layer 103 Recording layer 104 Track 105 EB resist 201 XY stage 202 Probe electrode 203 Support 204 Z-axis linear actuator 205 X-axis linear actuator 206 Y-axis linear actuator 301 Amplifier 302 Logarithmic compressor 303 Low-pass filter 304 Error Amplifier 305 Driver 306 Stage drive circuit 307 High pass filter 308 Pulse power supply 309 Servo circuit 401 Data bit 402 Crystal grain 403 Data signal band 501 Scan pattern 502 Data bit 620 Edge 641 Trace a 642 Trace b 702 Probe height detection circuit 703 Edge 705 Z-axis drive control circuit 706 X-axis drive control circuit 707 Y-axis drive control circuit 708 Data modulation circuit 721 Area 801 PZT actuator 810 Current amplifier 811 Logarithmic compression circuit 812 Sample hold circuit 813 Comparator 814 Peak hold circuit 817 Comparator 819 Up / down counter 820 D / A converter 821 Pulse generator 822 Tracking control section 823 Data modulation / demodulation section 824 Stage control section 901 Guide Department
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柳沢 芳浩 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４−1951（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G11B 9/00 G11B 9/04 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Yoshihiro Yanagisawa 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (56) References JP-A-4-1951 (JP, A) (58) Survey Field (Int.Cl. 6 , DB name) G11B 9/00 G11B 9/04
Claims (13)
とも１μｍ□の範囲にわたって１ｎｍ以下であり、該表
面に高さ又は深さが３ｎｍ以上３０ｎｍ以下の矩形の凸
部又は凹部を有することを特徴とする平滑電極基板。Claims 1. A difference between a maximum value and a minimum value of surface irregularities is 1 nm or less over a range of at least 1 μm □, and the surface has a rectangular convex or concave having a height or depth of 3 nm or more and 30 nm or less. A smooth electrode substrate.
シャル成長させた金属薄膜であることを特徴とする請求
項１記載の平滑電極基板。2. The smooth electrode substrate according to claim 1, wherein said surface is a metal thin film epitaxially grown on a cleavage plane of a crystal.
造方法であって、前記矩形の凸部又は凹部をイオンビー
ム技術によって形成することを特徴とする平滑電極基板
の製造方法。3. A method for manufacturing a smooth electrode substrate according to claim 1.
A granulation method, smooth electrode substrate and forming a convex portion or concave portion of the rectangular by ion beam techniques
Manufacturing method .
とも１μｍ□の範囲にわたって１ｎｍ以下であり、該表
面に深さが３ｎｍ以上３０ｎｍ以下の矩形の凹部からな
るトラックを形成した平滑電極基板と、該平滑電極基板
上に形成された記録層とからなることを特徴とする記録
媒体。4. The difference between the highest value and the lowest value of the surface unevenness is small.
Both are 1 nm or less over the range of 1 μm
The surface consists of a rectangular recess with a depth of 3 nm or more and 30 nm or less.
Electrode substrate having tracks formed thereon, and the smooth electrode substrate
A recording medium comprising a recording layer formed thereon .
機化合物の単分子膜もしくは該単分子膜を累積した単分
子累積膜からなることを特徴とする請求項４記載の記録
媒体。5. The recording medium according to claim 4, wherein said recording layer is made of a monolayer of an organic compound having an electric memory effect or a monomolecular accumulation film obtained by accumulating said monolayer.
が、０．３ｎｍ〜１０ｎｍの範囲であることを特徴とす
る請求項５記載の記録媒体。6. The recording medium according to claim 5, wherein the thickness of the monomolecular film or the monomolecular cumulative film is in a range of 0.3 nm to 10 nm.
を持つ群とσ電子準位を持つ群とを有することを特徴と
する請求項５又は６記載の記録媒体。Wherein said organic compound is a recording medium according to claim 5 or 6, characterized in that it has a group with a group and σ electron level with π electron level in the molecule.
であって、前記単分子膜又は単分子累積膜を、ＬＢ法に
よって形成することを特徴とする記録媒体の製造方法。8. A method for manufacturing a recording medium according to claim 5.
A is, said monomolecular film or monomolecular built-up film, the manufacturing method of the recording medium, characterized in that formed by the LB method.
であって、Ｓｉ基板の表面を異方性エッチングすること
によって矩形の凹部からなるトラックを形成し、該Ｓｉ
基板上に金属薄膜からなる電極層を形成して前記平滑電
極基板を形成することを特徴とする記録媒体の製造方
法。9. A method for manufacturing a recording medium according to claim 4.
Wherein the surface of the Si substrate is anisotropically etched.
To form a track consisting of a rectangular recess,
Forming an electrode layer made of a metal thin film on a substrate,
A method for manufacturing a recording medium, comprising forming an electrode substrate .
ッジ部の角度を８８°〜９２°に形成することを特徴と
する請求項９記載の記録媒体の製造方法。 10. An edge formed between a side wall of the track and a recording surface.
The angle of the edge part is formed between 88 ° and 92 °.
The method for manufacturing a recording medium according to claim 9.
置されたプローブ電極によって記録、再生、消去が行わ
れるものであり、前記トラックに該プローブ電極をトラ
ックに引き込むためのガイド部を形成することを特徴と
する請求項９又は１０記載の記録媒体の製造方法。 11. The recording layer is arranged to face a recording medium.
Recording, reproduction, and erasure are performed by the probe electrode placed
And the probe electrode is
It is characterized by forming a guide part for drawing in
The method for manufacturing a recording medium according to claim 9 or 10, wherein
録媒体に対向して配置されたプローブ電極とを有し、該
プローブ電極で記録媒体上を走査しながらプローブ電極
と記録媒体との間に電圧を印加することにより、記録、
再生、消去を行うことを特徴とする情報処理装置。 12. The recording medium according to claim 4, wherein said recording medium is
A probe electrode arranged opposite to the recording medium,
Probe electrode while scanning over the recording medium with the probe electrode
Recording, by applying a voltage between the
An information processing apparatus for performing reproduction and erasure.
検出する手段と、エッジ部の検出信号に基づいて前記プ
ローブ電極をエッジ部と角度をなす第１の方向と、エッ
ジ部に沿う第２の方向に移動させる手段とを有すること
を特徴とする請求項１２記載の情報処理装置。 13. An edge portion of a track of the recording medium.
Means for detecting, and the program based on the detection signal of the edge portion.
A lobe electrode in a first direction at an angle to the edge;
Means for moving in a second direction along the edge portion
13. The information processing apparatus according to claim 12, wherein:
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|---|---|---|---|
| JP14932491A JP2961451B2 (en) | 1991-05-27 | 1991-05-27 | Smooth electrode substrate and its manufacturing method, recording medium and its manufacturing method, and information processing device |
Applications Claiming Priority (1)
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