JPH0442450A - 記憶媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、電子カメラ等のファイル記
憶装置用の記憶媒体に係り、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、この様な記憶媒体については、
例えば、オーム社、「磁性材料セラミックス」、桜井、
金丸編、Ｐ１４３　（昭和６１年）に記載されている。

又、酸化物を上記記憶媒体として用いた例としては、酸
化物超伝導体を用いて、超伝導臨界温度より低い温度で
記録再生することが特開昭６３−２６８０８７号公報に
開示されている。しかし、この記憶媒体は超伝導臨界温
度以下の低温で使用することが条件になっている。

（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
を利用する為、高密度化においては磁区の微小化と検出
する信号強度との関係から１４ｚｍ程度のビット周期が
限界と考えられ、高密度化が達成出来ないという問題が
ある。

一方、酸化物超伝導体を利用した記憶媒体においては、
超伝導状態を示す温度まで媒体を冷却し、この状態で酸
素イオンと水素イオンを針状イオン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
対応させている為、この方式では記憶容量を大きくする
ことは出来るが実用上の問題がある。

即ち、現在知られている超伝導体の臨界温度は約１６０
により低いものばかりであり、実際に記憶する場合には
一１００℃以上も冷却しなければならない為、液体窒素
や液体ヘリウム等の特殊な冷却用媒体を使用するか、或
いはクライオポンプ等の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る。

従って本発明の目的は、記憶容量を磁性材料を使用した
時よりも大きくし、且つ特殊な冷却媒体や冷却装置を使
用することなく情報の書き込み及び読み出しが可能な書
き換え可能な記憶媒体を提供することである。

（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、含有される酸素量に応じてその特性が
変化する酸化物導電体を構成要素として持ち、該酸化物
導電体が基板上又は基板上に形成された電極上に平面的
に堆積された形状に設けられていることを特徴とする記
憶媒体である。

（作　　用） 含有される酸素量に応じてその特性が変化する酸化物導
電体を構成要件とし、該酸化物導電体に含まれる酸素量
を、電気的加熱或は光照射等の手段により制御すること
により、酸化物導電体中の駁素含有量の変化に伴う酸化
物導電体の特性変化を利用し、この状態変化を信号に対
応させ情報の書き込み及び読み出しを行う。

例えば、酸化物導電体であるＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０系酸化
物において、ＹＢａｚＣｕｉＯｖ−ａ　　（０＜δく１
）材料は、δ値が０５より大きい場合には、結晶構造は
ｔｅｔｒａｇｏｎａ　ｌ構造であり半導体となり、δ値
が０．５より小さい場合にはｏｒｔｈｏｒｈｏｍｂｉｃ
構造であり約９０にのＴｃを持つ超伝導体となる。従っ
て、この様な酸化物導電体中の酸素量の変化により生じ
る電気抵抗率の変化を利用すれば各種情報の記録が可能
となる。

しかし、　Ｙ：Ｂａ：Ｃｕ＝　１　：　２　：　３とす
るとＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０系酸化物は比較的安定な物質と
なり、酸素量の変化を起こさせるのは困難である。この
為本発明では、酸化物導電体に含まれる金属成分中にお
けるＹ等のＬｎ元素の占める割合を、原子数比で７％〜
１６％である様にすることにより、書き込みに要するエ
ネルギーが大幅に低減する。

又、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０系酸化物導電体は、アモルファ
ス状態から完全な結晶状態まで、どの様な結晶性を持つ
ものでも含有される酸素量に応じてその特性が変化する
ものである為、必要に応じていかなる結晶性とするかを
任意に選択することが可能である。

更に、本発明では酸化物導電体を、基板上或は基板上に
形成された電極上に平面的に堆積した形状とすることに
より、記憶媒体の持つ分解能を原子オーダーまで高くす
ることが可能となる。例えば、ＳＴＭを用いた配録方式
を用いる場合でもＳＴＭの限界までの高密度記録が可能
となる。

（好ましい実施態様） 次に好ましい実施態様を挙げて本発明を更に詳しく説明
する。

第１図（ａ）は１本発明の記憶媒体の構成の例の概略断
面図を示したものであるが、基板１上に形成した電極２
上に、酸化物導電体３が形成されている。

第１図（ｂ）は、第１図（ａ）に対する書き込み方法の
一例の概略図を示したものであるが、図の様に、針状電
極４を酸化物導電体層３の表面に近付けた状態で、端子
８．９間に電圧パルスを印加し部分的に加熱を行い、酸
化物導電体層中に特性の変化した部分５を形成し、更に
、針状電極４を走査することでこの特性の変化した部分
５を多数形成して書き込みを行う。

この場合の電圧パルスの印加回数と特性の変化した部分
５の電気抵抗率の変化の様子の一例を第１図（ｄ）に示
したが、図の様に印加した電圧パルスの数に伴い、酸化
物導電体層３の電気抵抗率は連続的に変化する。従って
、これを利用し多値記録が可能となる。

更に、本発明の記憶媒体においては、第３図に示した様
に酸化物導電体層３の上部に保護膜７を設けることも出
来る。

即ち、基板１上に形成した電極２上に酸化物導電体層３
を形成し、その上に保護膜７を形成する。保護膜７の材
質としては、Ａｇ、　Ｓｉオイル等の酸素を透過する物
質、或は、■１、Ｃｒ等の酸素を吸叡する物質、或はＡ
ｕ、　５ｉｆｔ、α−３ｔ等の酸素を通さない物質等各
種のものを用いることが出来る。

この様な物質を用いた保護膜７を形成することで５記憶
媒体としての機能を損なうことな（酸化物導電体層３を
保護することが出来る。

更に、保護膜７の表面に微小の凹凸をつけることにより
、記録位置のズレが少なくなり、書き込み、読み取りの
精度を向上させることが出来る。

又、針の位置決めも容易となる。

この凹凸形状は酸化物導電体の種類、酸化物導電体層の
上に形成する保護膜の種類によって最適な形状を決める
ことが出来る。

尚、本発明の記憶媒体への書き込みは、酸化物導電体の
酸素量を微少部分でも変化させ得るものならばどの様な
方法によってもよく、例えば、第１図（ｂ）に示した電
気的加熱のみならず、光照射、トンネル電流を利用する
もの等を用いることが出来る。

（実施例） 次に実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明す実施例１ 第１図（ａ）に本発明の第１の実施例の構成概略図を示
す。

基板ｌとしてガラス（コーニング７０５９）を用い、そ
の上に抵抗加熱法でＣｒを３０人、Ａｕを５００人の厚
さに夫々堆積して電極２を形成した。

次に、その上にＲＦマグネトロンスパッタリング法でＹ
−Ｂａ−Ｃｕ−０膜を３０００人堆積して酸化物導電体
層３を形成した。この時の成膜条件は、金属３元素の組
成比が、Ｙ：Ｂａ：Ｃｕ＝ＩＯ，０：３０．０：６０．
０（原子数比）となる様調整したＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０焼
結体をスパッタリングターゲットとして用い、スパッタ
リングガスとして５　Ｘ　１０−”Ｔｏｒｒの圧力のＡ
ｒ５０％＋０，５０％ガスを用い、スパッタリングパワ
ー１５０Ｗ、基板温度を３．００℃とした。

上記の方法で作成したＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０膜は、金属３
元素の組成比がＹ　：　Ｂａ　：　Ｃｕ＝　１０．０　
：　３０．０　：　６０．０（原子数比）で、はぼアモ
ルファス状態となり電気抵抗率は、１Ω・ｃａｔとなっ
た。

この様にして作成した本発明の記憶媒体に対する情報の
書き込みは、例えば、第１図（ｂ）に示す様な方法で行
う。

第１図（ｂ）において、４は針状電極であり、材料はタ
ングステンを用いた。この針状電極４の先端と酸化物導
電体層３との距離を約１５人とし、周囲を０□ガスで満
たす。次に、針状電極４と酸化物導電体層３との間に５
Ｖの電圧パルスを印加すると、酸化物導電体層３の一部
分が加熱され、酸素の拡散が生じ酸素ｆが変化し、電気
抵抗率が変化した部分５が生じる。

第１区（Ｃ）は、この電圧パルスの印加回数と電気抵抗
率の変化の関係を示したものである。

更に、針状電極４をＸＹ力方向スキャンニングすること
により第１図（ｂ）に示す様に、酸化物導電体層３上に
電気抵抗率の変化した部分５を多数作ることが出来、こ
の結果、大容量且つ多値情報の書き込みを行うことが出
来る。

本実施例では、記憶容量は針状電極の先端の形状及び針
状電極の位置決めの精度で決定される。

通常は、針状電極の先端は曲率半径がｌｎｍ程度となる
ので記憶セルの大きさも同程度となる。

更に、位置決め精度も０．Ｏ２ｎｍ程度の分解能とする
ことが可能である。

尚、情報の消去は、真空中で２５０℃の熱処理を行い、
酸化物導電体層を元の状態に戻すことにより可能となっ
た。

実施例２ 第２図（ａ）に本発明の第２の実施例の構成概略図を示
す。

本実施例では基板１としてＳｉを用い、その上にクラス
ター・イオンビーム法でＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０膜を堆積し
、酸化物導電体層３を形成した。この時の成膜条件は、
蒸着源としてＹ、　ＢａＯ、Ｃｕを用い、イオン化条件
をＹについてはイオン化電流５０ｍＡ、加速電圧０．５
ＫＶ、　Ｂａｎ　、Ｃｕについてはイオン化電流１００
ｍＡ、加速電圧１に■とし、基板温度を４２０℃とした
。成膜時には基板付近に４×１０−’Ｔｏｒｒの酸素ガ
スを吹き付けながら、基板上で金属３元素の組成比が、
　　Ｙ：Ｂａ：Ｃｕ＝　８．［ｌ：３２．０　：　６０
．０　（原子数比）となる様に成膜した。

尚、膜厚は１，０００人とした。

上記の方法により作成したＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０膜は、そ
のままの状態で電気抵抗率がｌＸｌ０−”Ω・Ｃｌ１１
であった。

この様にして作成した記憶媒体への書き込みは、実施例
１と同様に行うことが出来た。

但し、針状電極４と酸化物導電体層３の間の距離を約１
０人、印加電圧を５Ｖとした。この場合のパルス印加回
数と電気抵抗率の関係を第２図（ｂ）に示す。

尚、情報の消去も実施例１と同様の方法で行うことが出
来た。

実施例３ 第１図（ａ）は実施例３の構成概略図でもある。

基板１としてＭｇＯ単結晶を用い、その上にイオンビー
ムスッパタリング法でＡｇを５００人堆積して、電極２
を形成した。更に、その上にクラスター・イオンビーム
蒸着法で、　Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０膜を堆積して酸化物導
電体層３を形成した。

尚、この際の成膜条件は基板温度を５００℃とした以外
は実施例２と同様であり、膜厚、組成比も実施例２と同
様とした。

上記の方法により作成したＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０！ＩＩは
、電気低効率がｌＸｌ０−”Ω・ｃｍであった。

この様にして作成した記憶媒体を用い情報の書き込みを
行ったところ、実施例２とほぼ同様に行うことが出来た
。但し、書き込みは真空中で行い、その際のパルス印加
数と電気低効率は、第１図（ｄ）の様であった。

尚、情報の消去は酸素中で３００℃の熱処理で行える。

実施例４ 第３図は実施例４の構成概略図である。

実施例２と全（同様にして基板１上に電極２、酸化物導
電体層３を形成した上に、保護膜７としてＡｇを堆積し
た。Ａｇは抵抗力ロ熱法を用いて１００人堆積した。

本実施例の記憶媒体における保護膜７は、八ｇを用いた
為、保護膜７中を酸素が透過する。その為、書き込み消
去は、実施例２と全く同様に行うことが出来た。更に、
保護膜７の存在により経時変化に対する安定性も向上し
た。

実施例５ 第３図は実施例５の概略図でもある。

実施例３と全く同様にして基板ｌ上に電極２、酸化物導
電体層３を形成した上に、保護膜７としてＴｉを堆積し
た。Ｔｌは、ＥＢ蒸＠法を用いて５００人堆積した。

本実施例の記憶媒体におりる（果譚膜７は、Ｔ１を用い
た為、保護膜７中に酸素が拡散する。その為、書き込み
は、実施例３とほぼ同様に行うことが出来るが、酸化物
導電体層３から抜けた酸素は保護１１１７中に拡散し、
Ｔ　１０　ｍを形成する為、実施例３の場合の様な真空
中での書き込みのｅ要はなくなった。更に、経時変化に
対する安定性も向上した。

実施例６ 第４図は実施例６の構成概略図である。

実施例３と全く同様にして基板ｌ上に電極２及び酸化物
導電体層３を形成した上に、保護膜７としてＡｇを堆積
した。Ａｇは抵抗加熱法を用いて５０人堆積した。

次に、Ａｇを堆積後、第４図に示す様にフォトリソグラ
フィーによりＡｇのみをパターニングし、０．３ｕｍＸ
Ｏ１３ｕｍの大きさの金属層６を０．３μｍの間隔で作
成した。

この様にして作成した記憶媒体は、実施例３と全く同様
に書き込み消去を行うことが８来た。

八ｇは酸素を透過する性質を持つ為、酸化物導電体層３
への酸素の出入りは八ｇのない実施例３と全く同様に行
えると共に、金属層６が読み取りの際マーカーの役を果
たし、読み取り精度が向上した。

（発明の効果） 以上述べた様に本発明の記憶媒体は、記憶媒体の持つ分
解能を原子オーダーまで高くすることが可能であり、高
密度記録が可能で、従来の磁性体を用いたものに比べ記
憶容量を大幅に増大出来る。又、従来の超伝導酸化物を
用いた記憶媒体に比べ多値記録が可能となると共に、常
温で使用することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、第２図（ａ）、第３図及び第４図は、本
発明の記憶媒体の一例を示す構成概略断面図であり、第
１図（ｂ）は、本発明の記憶媒体に対する書き込み方法
の一例であり、第１図（Ｃ）、第１図（ｄ）及び第２図
（ｂ）は、パルス印加回数と電気抵抗率の関係を示す図
である。 １：基板　　　　　　　　２：電極 ３：酸化物導電体層　　　４：針状電極５；特性の変化
した部分　６．７：保護膜８．９：電圧端子 特許出願人　　　キャノン株式会社 第１図 第１図 （Ｃ） パルス印加回数（回） （ｂ） （ｄ） パルス印加回数（回） 第２図 （ａ） （ｂ） パルス印加数（回ン 第３図

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）含有される酸素量に応じてその特性が変化する酸
   化物導電体を構成要素として持ち、該酸化物導電体が基
   板上又は基板上に形成された電極上に平面的に堆積され
   た形状に設けられていることを特徴とする記憶媒体。
2. （２）酸化物導電体が式Ｌｎ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ（Ｌｎは
   、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ａｃ、Ｙｂ、Ｇｄ等の周期律表III
   族ａ亜族に属する元素を表わす）からなり、酸化物導電
   体に含まれる金属成分中のＬｎ元素の占める割合が原子
   数比で７％〜１６％である請求項１に記載の記憶媒体。
3. （３）酸化物導電体の上部に保護膜を形成した請求項１
   〜２に記載の記憶媒体。
4. （４）保護膜が酸素透過性膜である請求項３に記載の記
   憶媒体。
5. （５）保護膜が酸素吸収性膜である請求項３に記載の記
   憶媒体。
6. （６）保護膜が酸素不透過性膜である請求項３に記載の
   記憶媒体。
7. （７）保護膜上に凹凸を設けた請求項３〜６項に記載の
   記憶媒体。