JPH06180870A - 記憶装置 - Google Patents
記憶装置Info
- Publication number
- JPH06180870A JPH06180870A JP33412492A JP33412492A JPH06180870A JP H06180870 A JPH06180870 A JP H06180870A JP 33412492 A JP33412492 A JP 33412492A JP 33412492 A JP33412492 A JP 33412492A JP H06180870 A JPH06180870 A JP H06180870A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- probe
- recording
- insulating film
- recording medium
- signal voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、情報記録に関し、大気中且つ常温
で安定に動作する、記録単位がnmオーダの高密度記録が
高速で行なえる情報記憶装置を提供することにある。 【構成】 導電性プローブ2を持ったSPM装置と、記録媒
体1と、プローブと媒体間に電圧を印加するための電圧
印加装置12から構成される。 【効果】 SPMを用いて記録を行なうため、大気中常温
で高速且つ安定なnmオーダの記録を実現することができ
る。
で安定に動作する、記録単位がnmオーダの高密度記録が
高速で行なえる情報記憶装置を提供することにある。 【構成】 導電性プローブ2を持ったSPM装置と、記録媒
体1と、プローブと媒体間に電圧を印加するための電圧
印加装置12から構成される。 【効果】 SPMを用いて記録を行なうため、大気中常温
で高速且つ安定なnmオーダの記録を実現することができ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は記憶装置に係り、特にト
ンネル電流以外の物理量を検出信号とした走査型プロー
ブ顕微鏡を用いて情報を記録再生する記憶装置に関す
る。
ンネル電流以外の物理量を検出信号とした走査型プロー
ブ顕微鏡を用いて情報を記録再生する記憶装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】現在、情報記憶装置として磁気ディスク
及び光ディスクが広く普及している。しかし、ヘッド媒
体間のスペーシングや検出出力の実用限界と光の回折限
界等から、その記録密度は何れも100Gb/in2が限界と考
えられ、現在の推移で高密度化が進むと、21世紀初頭に
は記録限界に達すると予想される。従って、21世紀にむ
けてTb/in2級の新しい情報記録技術が必要とされてい
る。
及び光ディスクが広く普及している。しかし、ヘッド媒
体間のスペーシングや検出出力の実用限界と光の回折限
界等から、その記録密度は何れも100Gb/in2が限界と考
えられ、現在の推移で高密度化が進むと、21世紀初頭に
は記録限界に達すると予想される。従って、21世紀にむ
けてTb/in2級の新しい情報記録技術が必要とされてい
る。
【０００３】このような状況の下、走査型プローブ顕微
鏡(Scanning Probe Microscope:SPM)を応用した記録技
術に注目が集められている。SPMを応用した記録技術と
しては走査型トンネル顕微鏡(Scanning Tunneling Micr
oscope:STM)によるものが主である。STMに関する技術は
米国特許第4,343,993号に記載がある。
鏡(Scanning Probe Microscope:SPM)を応用した記録技
術に注目が集められている。SPMを応用した記録技術と
しては走査型トンネル顕微鏡(Scanning Tunneling Micr
oscope:STM)によるものが主である。STMに関する技術は
米国特許第4,343,993号に記載がある。
【０００４】STMを応用した記録技術の一例が特開昭61-
80536号公報に示されている。それは、原子の吸着、解
離現象を利用したものである。記録方法としては、電子
顕微鏡内に採用されるような従来の電子光学装置により
発生される電子ビームやSTMの探針からのトンネル電流
を利用して原子を結晶表面に吸着あるいは吸着原子を結
晶表面から解離させ、吸着原子の有無を記録情報の"
1"、"0"に対応させる。読出し方法としては、STMにより
吸着原子の有無を読み取る。
80536号公報に示されている。それは、原子の吸着、解
離現象を利用したものである。記録方法としては、電子
顕微鏡内に採用されるような従来の電子光学装置により
発生される電子ビームやSTMの探針からのトンネル電流
を利用して原子を結晶表面に吸着あるいは吸着原子を結
晶表面から解離させ、吸着原子の有無を記録情報の"
1"、"0"に対応させる。読出し方法としては、STMにより
吸着原子の有無を読み取る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記従来技術では、SP
Mを応用した記録技術はSTMを用いたものに限られてい
る、低温や高真空等の外部からの影響が少ない環境下で
清浄な試料表面を必要とする、記録媒体として絶縁体を
使用することができず媒体の選択が制限される等の問題
がある。
Mを応用した記録技術はSTMを用いたものに限られてい
る、低温や高真空等の外部からの影響が少ない環境下で
清浄な試料表面を必要とする、記録媒体として絶縁体を
使用することができず媒体の選択が制限される等の問題
がある。
【０００６】本発明の目的は、大気中且つ常温で安定動
作する記録単位がnmオーダの情報記憶装置およびその記
録媒体を提供することにある。
作する記録単位がnmオーダの情報記憶装置およびその記
録媒体を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は以下の手段を有する。
に、本発明は以下の手段を有する。
【０００８】トンネル電流以外の物理量を検出信号とす
るSPM、例えば原子間力顕微鏡 (Atomic Force Micro
scope:AFM)の絶縁性プローブに導電性を持たせるため、
プローブを多層構造とし最表面に導電層を設け、導電性
基板上に絶縁膜を形成してなる情報記録媒体上を記録信
号電圧が印加された前記プローブを相対的に走査させ、
記録信号電圧に対応した絶縁破壊領域を前記絶縁膜に形
成することにより情報の記録を行い、この記録媒体上を
前記プローブを相対的に走査させ前記絶縁膜の絶縁状態
を前記プローブと前記導電性基板間の電流変化として読
み出すことを特徴とする。
るSPM、例えば原子間力顕微鏡 (Atomic Force Micro
scope:AFM)の絶縁性プローブに導電性を持たせるため、
プローブを多層構造とし最表面に導電層を設け、導電性
基板上に絶縁膜を形成してなる情報記録媒体上を記録信
号電圧が印加された前記プローブを相対的に走査させ、
記録信号電圧に対応した絶縁破壊領域を前記絶縁膜に形
成することにより情報の記録を行い、この記録媒体上を
前記プローブを相対的に走査させ前記絶縁膜の絶縁状態
を前記プローブと前記導電性基板間の電流変化として読
み出すことを特徴とする。
【０００９】
【作用】トンネル電流以外の物理量を検出信号とするSP
Mのプローブに導電性を持たせることはプローブ先端に
電荷を供給するように作用する。
Mのプローブに導電性を持たせることはプローブ先端に
電荷を供給するように作用する。
【００１０】プローブ媒体間に電圧を印加することは媒
体表面に形成された絶縁膜に絶縁破壊を起こさせるよう
に作用する。
体表面に形成された絶縁膜に絶縁破壊を起こさせるよう
に作用する。
【００１１】媒体上の絶縁破壊の生じている領域と生じ
ていない領域は記録単位の"1"、"0"に対応するように作
用する。
ていない領域は記録単位の"1"、"0"に対応するように作
用する。
【００１２】以上の作用により、記録単位がnmオーダ
の、大気中常温で安定動作する記録技術が提供できる。
の、大気中常温で安定動作する記録技術が提供できる。
【００１３】
【実施例】以下に、本発明を実施例により詳細に説明す
る。
る。
【００１４】実施例 １ 最初に本発明を構成する記録媒体の特徴について説明す
る。図1にそのような記録媒体の概略図を示す。導電性
基板101はAu、Al等の導体やSi、Ge等の半導体、また単
体ではなくて化合物でもよく、基板101上に形成される
絶縁膜102の表面が極めて平坦で、また安定に保たれる
材料がよい。絶縁膜102は導電性基板101への絶縁性をあ
る程度保ち、またその絶縁性は膜に沿って均一である必
要があり、膜表面に配置された電極に電圧を印加するこ
とにより容易に絶縁的破壊を起こさせることができる材
料がよい。例えば、Si基板表面に熱処理により酸化膜Si
O2を形成させることが考えられる。絶縁膜SiO2表面の平
坦性は酸化温度により制御することができる。またその
膜厚は酸化温度と酸化時間により制御することができ
る。
る。図1にそのような記録媒体の概略図を示す。導電性
基板101はAu、Al等の導体やSi、Ge等の半導体、また単
体ではなくて化合物でもよく、基板101上に形成される
絶縁膜102の表面が極めて平坦で、また安定に保たれる
材料がよい。絶縁膜102は導電性基板101への絶縁性をあ
る程度保ち、またその絶縁性は膜に沿って均一である必
要があり、膜表面に配置された電極に電圧を印加するこ
とにより容易に絶縁的破壊を起こさせることができる材
料がよい。例えば、Si基板表面に熱処理により酸化膜Si
O2を形成させることが考えられる。絶縁膜SiO2表面の平
坦性は酸化温度により制御することができる。またその
膜厚は酸化温度と酸化時間により制御することができ
る。
【００１５】実施例 ２ 図2はSPMの一つであるAFMを用いた記憶装置の概略図で
ある。AFMの技術は、フィジカル レビュー レターズ (P
hysical Review Letters) 第56巻 (1986年)第930頁に示
されている。プローブはカンチレバー3の先端に設けら
れた探針2である。探針2の先端原子と記録媒体1表面原
子との間に働く力を、カンチレバー3の背面から反射さ
れるレーザ光の変位をポジションセンサ7で感知するこ
とにより検出し、カンチレバー3のそりが一定に保たれ
る様に記録媒体1の位置が制御され(定斥力制御)、記録
媒体1の動きから表面像を得る。AFMに記録機能を付加す
るために、プローブに導電性を持たせ、探針2と記録媒
体1の間に印加し得る電圧印加装置12と探針2と記録媒体
1の間の電流を検出するための電流検出装置13を備え
る。
ある。AFMの技術は、フィジカル レビュー レターズ (P
hysical Review Letters) 第56巻 (1986年)第930頁に示
されている。プローブはカンチレバー3の先端に設けら
れた探針2である。探針2の先端原子と記録媒体1表面原
子との間に働く力を、カンチレバー3の背面から反射さ
れるレーザ光の変位をポジションセンサ7で感知するこ
とにより検出し、カンチレバー3のそりが一定に保たれ
る様に記録媒体1の位置が制御され(定斥力制御)、記録
媒体1の動きから表面像を得る。AFMに記録機能を付加す
るために、プローブに導電性を持たせ、探針2と記録媒
体1の間に印加し得る電圧印加装置12と探針2と記録媒体
1の間の電流を検出するための電流検出装置13を備え
る。
【００１６】プローブは半導体プロセスで作製され、カ
ンチレバー3の長さは数100μmあり、探針2の先端曲率半
径は集束イオンビーム加工を行うことにより数100nmに
なる。プローブは通常SiO2、Si3N4等の絶縁性材料から
成るので、Au、Ga等の導電性材料でコーティングするこ
とによりプローブ表面に導体層3を設け、探針2先端に電
荷を供給する。コーティングを厚くすると探針先端の曲
率半径が大きくなり記録サイズが大きくなるので、コー
ティングの厚さは導電性を持ち且つ記録サイズが大きく
ならない程度がよい。Auをコーティングする場合は50nm
程度あればよい。
ンチレバー3の長さは数100μmあり、探針2の先端曲率半
径は集束イオンビーム加工を行うことにより数100nmに
なる。プローブは通常SiO2、Si3N4等の絶縁性材料から
成るので、Au、Ga等の導電性材料でコーティングするこ
とによりプローブ表面に導体層3を設け、探針2先端に電
荷を供給する。コーティングを厚くすると探針先端の曲
率半径が大きくなり記録サイズが大きくなるので、コー
ティングの厚さは導電性を持ち且つ記録サイズが大きく
ならない程度がよい。Auをコーティングする場合は50nm
程度あればよい。
【００１７】実施例 ３ 図3に本発明の記録原理を示す。記録媒体1とその表面に
接した探針2の間に電圧を印加することにより、記録媒
体1表面に形成された絶縁膜102にnmオーダの領域にわた
り絶縁破壊を起こさせることができる。絶縁破壊に必要
な電圧は、絶縁膜102の膜厚が薄い程低くすることがで
きる。絶縁破壊領域103と絶縁領域を記録単位の"1"、"
0"に対応させることによりnmオーダの記録が可能とな
る。また再生は、記録媒体1とその表面に接した探針2の
間の電流変化を検出することで行うことができる。この
場合、記録媒体1とその表面に接した探針2の間に印加す
るバイアス電圧は記録の場合に印加する電圧よりも低い
ものでよい。
接した探針2の間に電圧を印加することにより、記録媒
体1表面に形成された絶縁膜102にnmオーダの領域にわた
り絶縁破壊を起こさせることができる。絶縁破壊に必要
な電圧は、絶縁膜102の膜厚が薄い程低くすることがで
きる。絶縁破壊領域103と絶縁領域を記録単位の"1"、"
0"に対応させることによりnmオーダの記録が可能とな
る。また再生は、記録媒体1とその表面に接した探針2の
間の電流変化を検出することで行うことができる。この
場合、記録媒体1とその表面に接した探針2の間に印加す
るバイアス電圧は記録の場合に印加する電圧よりも低い
ものでよい。
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば、記録単位がnmオーダの
高密度記録、大気中常温で高速且つ安定な記録を実現す
ることができる。
高密度記録、大気中常温で高速且つ安定な記録を実現す
ることができる。
【図１】本発明を構成する記録媒体を表す断面図であ
る。
る。
【図２】本発明によるAFMを用いた記憶装置を表す構成
概略図である。
概略図である。
【図３】本発明の記録原理を表す概略図である。
1…記録媒体、101…導電性基板、102…絶縁膜、103…絶
縁破壊領域、2…探針、3…カンチレバー、4…導電層、5
…XYZ駆動装置、6…半導体レーザ、7…ポジションセン
サ、8…変位検出回路、9…サーボ回路、10…XY駆動制御
装置、11…表示装置、12…加工電圧印加装置、13…電流
検出装置。
縁破壊領域、2…探針、3…カンチレバー、4…導電層、5
…XYZ駆動装置、6…半導体レーザ、7…ポジションセン
サ、8…変位検出回路、9…サーボ回路、10…XY駆動制御
装置、11…表示装置、12…加工電圧印加装置、13…電流
検出装置。
Claims (4)
- 【請求項１】導電性基板上に絶縁膜を形成してなる情報
記録媒体上を記録信号電圧が印加された記録電極を相対
的に移動させ、記録信号電圧に対応した絶縁破壊領域を
前記絶縁膜に形成することにより情報の記録を行うこと
を特徴とする記憶装置。 - 【請求項２】導電性基板上に絶縁膜を形成してなる情報
記録媒体上を記録信号電圧が印加された記録電極を相対
的に移動させ、記録信号電圧に対応した絶縁破壊領域を
前記絶縁膜に形成することにより情報の記録を行い、こ
の記録媒体上を再生電極を相対的に移動させ前記絶縁膜
の絶縁状態を再生電極と前記導電性基板間の電流変化と
して読み出すことを特徴とする記憶装置。 - 【請求項３】走査型プローブ顕微鏡において、そのプロ
ーブが絶縁性プローブであるなら、プローブに電荷を供
給するため、プローブを多層構造とし最表面に導電層を
設け、導電性基板上に絶縁膜を形成してなる情報記録媒
体上を記録信号電圧が印加された前記プローブを相対的
に走査させ、記録信号電圧に対応した絶縁破壊領域を前
記絶縁膜に形成することにより情報の記録を行うことを
特徴とする記憶装置。 - 【請求項４】走査型プローブ顕微鏡において、そのプロ
ーブが絶縁性プローブであるなら、プローブに電荷を供
給するため、プローブを多層構造とし最表面に導電層を
設け、導電性基板上に絶縁膜を形成してなる情報記録媒
体上を記録信号電圧が印加された前記プローブを相対的
に走査させ、記録信号電圧に対応した絶縁破壊領域を前
記絶縁膜に形成することにより情報の記録を行い、この
記録媒体上を前記プローブを相対的に走査させ前記絶縁
膜の絶縁状態を前記プローブと前記導電性基板間の電流
変化として読み出すことを特徴とする記憶装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33412492A JPH06180870A (ja) | 1992-12-15 | 1992-12-15 | 記憶装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33412492A JPH06180870A (ja) | 1992-12-15 | 1992-12-15 | 記憶装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06180870A true JPH06180870A (ja) | 1994-06-28 |
Family
ID=18273794
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33412492A Pending JPH06180870A (ja) | 1992-12-15 | 1992-12-15 | 記憶装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06180870A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0739004A1 (en) * | 1995-04-21 | 1996-10-23 | Hewlett-Packard Company | High capacity recording device having high density recording media |
| JP2002357529A (ja) * | 2001-05-31 | 2002-12-13 | Olympus Optical Co Ltd | Ｓｐｍカンチレバー |
| JP2012042213A (ja) * | 2010-08-12 | 2012-03-01 | Fuji Electric Co Ltd | 膜厚評価方法 |
-
1992
- 1992-12-15 JP JP33412492A patent/JPH06180870A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0739004A1 (en) * | 1995-04-21 | 1996-10-23 | Hewlett-Packard Company | High capacity recording device having high density recording media |
| JP2002357529A (ja) * | 2001-05-31 | 2002-12-13 | Olympus Optical Co Ltd | Ｓｐｍカンチレバー |
| JP4656761B2 (ja) * | 2001-05-31 | 2011-03-23 | オリンパス株式会社 | Ｓｐｍカンチレバー |
| JP2012042213A (ja) * | 2010-08-12 | 2012-03-01 | Fuji Electric Co Ltd | 膜厚評価方法 |
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