JPH0636364A - 記録再生装置 - Google Patents
記録再生装置Info
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- JPH0636364A JPH0636364A JP19183692A JP19183692A JPH0636364A JP H0636364 A JPH0636364 A JP H0636364A JP 19183692 A JP19183692 A JP 19183692A JP 19183692 A JP19183692 A JP 19183692A JP H0636364 A JPH0636364 A JP H0636364A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 0.1μm角以下の微小な面積に信号を記録
できる超高密度記録再生装置を提供する。 【構成】 支持基体4に挟着したカンチレバー1の先端
部に探針2が設けられ、カンチレバー1および探針2の
外周部は金属膜5で覆われ、支持基体4側からレンズ8
を介してレーザー導入部7にレーザー光が導入され、先
端部6から読みだしまたは書き込みができる。
できる超高密度記録再生装置を提供する。 【構成】 支持基体4に挟着したカンチレバー1の先端
部に探針2が設けられ、カンチレバー1および探針2の
外周部は金属膜5で覆われ、支持基体4側からレンズ8
を介してレーザー導入部7にレーザー光が導入され、先
端部6から読みだしまたは書き込みができる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は記録再生装置に関し、走
査トンネル顕微鏡(STM)、原子間力顕微鏡(AF
M)および光STM(PSTM)の原理を巧みに応用し
た、記録密度のきわめて大きな記録再生装置にかかるも
のである。
査トンネル顕微鏡(STM)、原子間力顕微鏡(AF
M)および光STM(PSTM)の原理を巧みに応用し
た、記録密度のきわめて大きな記録再生装置にかかるも
のである。
【0002】
【従来の技術】大容量記録再生装置としては、磁気ディ
スクや光ディスクが広く用いられている。これらの中で
最も高密度記録が可能な光ディスクにおいても、ビット
当りの面積は用いる光の波長により制限され、1μm角
程度である。
スクや光ディスクが広く用いられている。これらの中で
最も高密度記録が可能な光ディスクにおいても、ビット
当りの面積は用いる光の波長により制限され、1μm角
程度である。
【0003】1980年代初めに、固体表面を原子オーダー
で観察できる装置として走査型トンネル顕微鏡(以後S
TMと呼ぶ)が開発された。先端を鋭く尖らせた探針を
約1nmの距離まで試料表面に近づけ、探針と試料の間
に適当な電圧を印加するとトンネル電流が流れる。この
トンネル電流の大きさは探針と試料の距離に依存するの
で、トンネル電流が一定になるように探針を上下動させ
ながら、探針を横方向に走査すれば、探針の上下動から
試料表面のナノメータースケールの凹凸を知ることがで
きる。また、探針に表面観察時より大きなパルス電圧を
印可することにより、試料表面に原子スケールから数百
nmスケールの加工ができることも知られている。
で観察できる装置として走査型トンネル顕微鏡(以後S
TMと呼ぶ)が開発された。先端を鋭く尖らせた探針を
約1nmの距離まで試料表面に近づけ、探針と試料の間
に適当な電圧を印加するとトンネル電流が流れる。この
トンネル電流の大きさは探針と試料の距離に依存するの
で、トンネル電流が一定になるように探針を上下動させ
ながら、探針を横方向に走査すれば、探針の上下動から
試料表面のナノメータースケールの凹凸を知ることがで
きる。また、探針に表面観察時より大きなパルス電圧を
印可することにより、試料表面に原子スケールから数百
nmスケールの加工ができることも知られている。
【0004】このようなSTMの探針としては、タング
ステンや白金イリジウムなどの金属細線の先端を、電解
研磨あるいは機械研磨して曲率半径を0.1μm以下に
したものが用いられている。
ステンや白金イリジウムなどの金属細線の先端を、電解
研磨あるいは機械研磨して曲率半径を0.1μm以下に
したものが用いられている。
【0005】さらに近年、STMは単にトンネル電流を
検出して表面の凹凸を観測したり、微細な加工をする手
段としてだけでなく、探針と試料表面の微小領域との相
互作用を利用した他の手段への応用展開がなされてきて
いる。
検出して表面の凹凸を観測したり、微細な加工をする手
段としてだけでなく、探針と試料表面の微小領域との相
互作用を利用した他の手段への応用展開がなされてきて
いる。
【0006】例えば、探針先端と試料表面との間に生じ
る微小な原子間力の大きさをカンチレバーのたわみとし
て検出することにより、試料表面の凹凸をnmスケール
で測定する原子間力顕微鏡(AFM)や、透明な試料を
外部光源で照射し、先端の尖った光ファイバーの探針で
トンネルした光子を検出することにより、試料表面のn
mスケールでの光学特性の変化を測定する光STM(P
STM)などが開発されている。このようなSTMから
派生した装置は、走査型プローブ顕微鏡と呼ばれてい
る。
る微小な原子間力の大きさをカンチレバーのたわみとし
て検出することにより、試料表面の凹凸をnmスケール
で測定する原子間力顕微鏡(AFM)や、透明な試料を
外部光源で照射し、先端の尖った光ファイバーの探針で
トンネルした光子を検出することにより、試料表面のn
mスケールでの光学特性の変化を測定する光STM(P
STM)などが開発されている。このようなSTMから
派生した装置は、走査型プローブ顕微鏡と呼ばれてい
る。
【0007】STMはきわめて微細な観察や試料への電
子の注入ができるため、AFMと組み合わせることによ
り、1ビットの記録面積が0.1μm角以下の大容量記
録再生装置としての応用も提案されている(J.Appl.Phy
s. 70(5) 2725, 1 September1991)。
子の注入ができるため、AFMと組み合わせることによ
り、1ビットの記録面積が0.1μm角以下の大容量記
録再生装置としての応用も提案されている(J.Appl.Phy
s. 70(5) 2725, 1 September1991)。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、STM
を大容量記録再生装置として応用した場合、読み取りや
書き込み速度、安定性、寿命などに課題があり、さらに
高密度化、大容量化のため、1ビット当りの記録面積の
さらなる縮小が望まれている。
を大容量記録再生装置として応用した場合、読み取りや
書き込み速度、安定性、寿命などに課題があり、さらに
高密度化、大容量化のため、1ビット当りの記録面積の
さらなる縮小が望まれている。
【0009】本発明は、記録媒体の微小領域の光学特性
や電気光学特性を電気的、熱的あるいは光学的に変化さ
せ記録するものであり、1ビットの記録面積を0.1μ
m角以下の、読みだし書き込み速度が早く、信頼性の高
い大容量記録再生装置を提供することを目的とする。
や電気光学特性を電気的、熱的あるいは光学的に変化さ
せ記録するものであり、1ビットの記録面積を0.1μ
m角以下の、読みだし書き込み速度が早く、信頼性の高
い大容量記録再生装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、記録媒体の微
小領域からの光を検出する検出手段、または、該微小領
域に光を照射する照射手段の少なくとも何れかの手段
と、該記録媒体の微小領域の電位測定手段、または、該
記録媒体の微小領域の電圧印加手段の少なくとも何れか
の手段とを具備した探針を含む書き込み読みだし素子を
含む記録再生装置によって、従来の課題を克服した。
小領域からの光を検出する検出手段、または、該微小領
域に光を照射する照射手段の少なくとも何れかの手段
と、該記録媒体の微小領域の電位測定手段、または、該
記録媒体の微小領域の電圧印加手段の少なくとも何れか
の手段とを具備した探針を含む書き込み読みだし素子を
含む記録再生装置によって、従来の課題を克服した。
【0011】
【作用】本発明では、光照射手段または検出手段の何れ
かの手段と、電位測定手段または電圧印加手段の何れか
の手段とを一体化した探針を用いるため、記録媒体とし
て光照射により電気的特性、あるいは光学的特性が変化
する材料、熱(電流)や電界印加により電気的特性、あ
るいは光学的特性が変化する材料、光を照射しながら電
界を印加することにより電気的特性、あるいは光学的特
性が変化する材料など、広範囲の材料から選択でき、読
みだし書き込み速度が早く、信頼性の高い大容量記録再
生装置を実現できる。
かの手段と、電位測定手段または電圧印加手段の何れか
の手段とを一体化した探針を用いるため、記録媒体とし
て光照射により電気的特性、あるいは光学的特性が変化
する材料、熱(電流)や電界印加により電気的特性、あ
るいは光学的特性が変化する材料、光を照射しながら電
界を印加することにより電気的特性、あるいは光学的特
性が変化する材料など、広範囲の材料から選択でき、読
みだし書き込み速度が早く、信頼性の高い大容量記録再
生装置を実現できる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例を具体的に説明する。
【0013】図1(a)および(b)に、本発明の書き
込み読みだし素子の一実施例の構成図を示す。支持基体
4に挟着したカンチレバー1の先端部に探針2が設けら
れ、カンチレバー1および探針2の外周部には金属膜5
で覆われている。カンチレバー1および探針2はともに
光透過性物質で構成され、支持基体4側からレンズ8を
介してレーザー光がレーザー光導入部7に導入される。
探針2は、図1(b)に示したように例えば透明接着剤
3でカンチレバー1に接着してもよい。
込み読みだし素子の一実施例の構成図を示す。支持基体
4に挟着したカンチレバー1の先端部に探針2が設けら
れ、カンチレバー1および探針2の外周部には金属膜5
で覆われている。カンチレバー1および探針2はともに
光透過性物質で構成され、支持基体4側からレンズ8を
介してレーザー光がレーザー光導入部7に導入される。
探針2は、図1(b)に示したように例えば透明接着剤
3でカンチレバー1に接着してもよい。
【0014】カンチレバー1としては、例えばフォトリ
ソプロセス等により作成した、厚さ1μm程度のSiO
2等の透明な材料が適用できる。また、カンチレバー1
の長さは、約200μm程度の三角形状が好ましい。
ソプロセス等により作成した、厚さ1μm程度のSiO
2等の透明な材料が適用できる。また、カンチレバー1
の長さは、約200μm程度の三角形状が好ましい。
【0015】このカンチレバー1の先端部に探針2を設
置する。探針2としては、例えば長さ約20μm程度の
酸化亜鉛の針状結晶等が適用できる。探針2をカンチレ
バー1に固定する手法としては、例えばエポキシ系等の
透明接着剤3を用いて接着固定する手法等が挙げられ
る。
置する。探針2としては、例えば長さ約20μm程度の
酸化亜鉛の針状結晶等が適用できる。探針2をカンチレ
バー1に固定する手法としては、例えばエポキシ系等の
透明接着剤3を用いて接着固定する手法等が挙げられ
る。
【0016】カンチレバー1の根元の部分は、金属製の
支持基体4により保持されている。この支持基体4を含
むカンチレバー1の全面を、例えばスパッタリング法に
より厚さ100nm程度の金薄膜5で被覆し、透明導電
膜とすることができる。
支持基体4により保持されている。この支持基体4を含
むカンチレバー1の全面を、例えばスパッタリング法に
より厚さ100nm程度の金薄膜5で被覆し、透明導電
膜とすることができる。
【0017】その後探針2の先端部6と、カンチレバー
1の根元のレーザー光導入部7に被覆された金薄膜5と
を、例えば機械的研磨により除去し、書き込み読みだし
素子ができる。
1の根元のレーザー光導入部7に被覆された金薄膜5と
を、例えば機械的研磨により除去し、書き込み読みだし
素子ができる。
【0018】図2に、この書き込み読みだし素子10を
とりつけた、本発明の記録再生装置の概略図を示す。構
造は従来の光ディスクとほぼ同じであるが、とりわけ書
き込み読みだし素子が異なる。
とりつけた、本発明の記録再生装置の概略図を示す。構
造は従来の光ディスクとほぼ同じであるが、とりわけ書
き込み読みだし素子が異なる。
【0019】記録媒体9には、例えばフッ化ビニリデン
・三フッ化エチレン共重合体からなる強誘電性高分子等
が適用できる。記録媒体9は、モーター12で回転する
金属ディスク11上に形成し、探針2は光てこ方式の原
子間力顕微鏡の原理を利用して、回転する記録媒体9に
一定の圧力で接触する。つまり、制御用レーザー光源1
3からのレーザー光をカンチレバーに照射し、その反射
光を2分割フォトダイオードからなる光検出器14で受
光し、出力が一定になるように2次元微動装置15を用
いて探針2を上下方向に動かすことによりフィードバッ
ク制御した。2次元微動装置15は、トラッキング制御
のためにディスクの直径方向にも微動させることができ
る。書き込み読みだし素子10の直径方向の粗い移動
は、リニアモータを用いたスライド機構17で行った。
・三フッ化エチレン共重合体からなる強誘電性高分子等
が適用できる。記録媒体9は、モーター12で回転する
金属ディスク11上に形成し、探針2は光てこ方式の原
子間力顕微鏡の原理を利用して、回転する記録媒体9に
一定の圧力で接触する。つまり、制御用レーザー光源1
3からのレーザー光をカンチレバーに照射し、その反射
光を2分割フォトダイオードからなる光検出器14で受
光し、出力が一定になるように2次元微動装置15を用
いて探針2を上下方向に動かすことによりフィードバッ
ク制御した。2次元微動装置15は、トラッキング制御
のためにディスクの直径方向にも微動させることができ
る。書き込み読みだし素子10の直径方向の粗い移動
は、リニアモータを用いたスライド機構17で行った。
【0020】記録時は、接地電位とした金属ディスク1
1に対して、探針2に数Vから十数Vの電圧を印加しな
がら、レーザー光源16からの光をカンチレバー1を通
して探針2に導き、探針の先端6から記録媒体9に照射
した。照射領域の直径は約100nmであった。記録媒
体9のレーザーが照射された部分は加熱され、上向きに
分極された。探針2に印加する電圧の極性を負にした場
合は分極方向は逆転した。
1に対して、探針2に数Vから十数Vの電圧を印加しな
がら、レーザー光源16からの光をカンチレバー1を通
して探針2に導き、探針の先端6から記録媒体9に照射
した。照射領域の直径は約100nmであった。記録媒
体9のレーザーが照射された部分は加熱され、上向きに
分極された。探針2に印加する電圧の極性を負にした場
合は分極方向は逆転した。
【0021】再生時は、チョプした弱いレーザー光を探
針先端6から記録媒体9に照射し、強誘電性高分子(記
録媒体9)の表面に誘起される電荷を、導電性の酸化亜
鉛の探針2の先端部6で電位として検出した。電位の極
性は分極方向により変化した。
針先端6から記録媒体9に照射し、強誘電性高分子(記
録媒体9)の表面に誘起される電荷を、導電性の酸化亜
鉛の探針2の先端部6で電位として検出した。電位の極
性は分極方向により変化した。
【0022】以上の方法により、直径100nm以下の
領域に1ビットの信号を記録、再生、消去することがで
きた。
領域に1ビットの信号を記録、再生、消去することがで
きた。
【0023】なお、本発明の記録再生装置は、例えば1
秒程度でランダムアクセスできるため、長時間の映像情
報の記録再生装置として最適である。
秒程度でランダムアクセスできるため、長時間の映像情
報の記録再生装置として最適である。
【0024】また、探針の形状をさらに先鋭化すること
により記録面積を、さらに減少させることができ、より
超高密度記録再生装置の実現も可能である。
により記録面積を、さらに減少させることができ、より
超高密度記録再生装置の実現も可能である。
【0025】上記実施例では、信号の書き込みには、探
針の電圧印加機能、および光照射機能を用い、読みだし
には、探針の電位測定機能、および光照射機能を利用し
たが、用いる記録媒体の種類により、探針の各種機能を
選択的に利用することができる。例えば、熱により光透
過率が変化する記録媒体を用いた場合は、信号の書き込
みには、探針と記録媒体との間に流す電流によるジュー
ル熱を利用し、読みだしには、記録媒体の裏面あるいは
表面に外部光源により光を照射しておき、探針の光検出
機能を利用することも可能であった。
針の電圧印加機能、および光照射機能を用い、読みだし
には、探針の電位測定機能、および光照射機能を利用し
たが、用いる記録媒体の種類により、探針の各種機能を
選択的に利用することができる。例えば、熱により光透
過率が変化する記録媒体を用いた場合は、信号の書き込
みには、探針と記録媒体との間に流す電流によるジュー
ル熱を利用し、読みだしには、記録媒体の裏面あるいは
表面に外部光源により光を照射しておき、探針の光検出
機能を利用することも可能であった。
【0026】つまり、本発明の装置では、書き込み読み
だし素子に用いられている探針が、微細な電極としての
機能(電位測定、電圧印加、電流を流すための電極)
と、光を照射・検出する機能を合わせ持っているため、
書き込み、あるいは読みだし時に、これらの機能の内1
つ、あるいは2つ以上を同時に利用することができ、記
録媒体として多くの種類の材料から選択して用いること
ができ、また動作の確実性、安定性を高めることが可能
となった。
だし素子に用いられている探針が、微細な電極としての
機能(電位測定、電圧印加、電流を流すための電極)
と、光を照射・検出する機能を合わせ持っているため、
書き込み、あるいは読みだし時に、これらの機能の内1
つ、あるいは2つ以上を同時に利用することができ、記
録媒体として多くの種類の材料から選択して用いること
ができ、また動作の確実性、安定性を高めることが可能
となった。
【0027】探針としては、上記実施例では導電性の酸
化亜鉛(ZnO)の針状結晶を用いたが、他にセレン化
亜鉛(ZnSe)、炭化珪素(SiC)などの針状結晶
を用いることができた。また先端を尖らせたガラスファ
イバーの表面を酸化インジウム(In2O3)などの透明
導電性材料で被覆したものも用いることができた。
化亜鉛(ZnO)の針状結晶を用いたが、他にセレン化
亜鉛(ZnSe)、炭化珪素(SiC)などの針状結晶
を用いることができた。また先端を尖らせたガラスファ
イバーの表面を酸化インジウム(In2O3)などの透明
導電性材料で被覆したものも用いることができた。
【0028】
【発明の効果】以上述べたように本発明は、記録媒体の
微小領域からの光を検出する検出手段、または、該微小
領域に光を照射する照射手段の少なくとも何れかの手段
と、該記録媒体の微小領域の電位測定手段、または、該
記録媒体の微小領域の電圧印加手段の少なくとも何れか
の手段とを具備した探針を含む書き込み読みだし素子を
含む記録再生装置であるため、1ビットあたり0.1μ
m角以下の面積での記録が可能となり、安定、確実に動
作する超高密度記録再生装置が実現できる。
微小領域からの光を検出する検出手段、または、該微小
領域に光を照射する照射手段の少なくとも何れかの手段
と、該記録媒体の微小領域の電位測定手段、または、該
記録媒体の微小領域の電圧印加手段の少なくとも何れか
の手段とを具備した探針を含む書き込み読みだし素子を
含む記録再生装置であるため、1ビットあたり0.1μ
m角以下の面積での記録が可能となり、安定、確実に動
作する超高密度記録再生装置が実現できる。
【0029】この装置は1秒程度でランダムアクセスで
きるため、長時間の映像情報の記録再生装置として最適
である。
きるため、長時間の映像情報の記録再生装置として最適
である。
【0030】探針の形状をさらに先鋭化することにより
記録面積を、さらに減少させることができ、より超高密
度記録再生装置の実現も可能である。
記録面積を、さらに減少させることができ、より超高密
度記録再生装置の実現も可能である。
【図1】(a)は本発明の記録再生装置に適用される書
き込み読みだし素子の一実施例の構成を示す概念平面図 (b)は本発明の記録再生装置に適用される書き込み読
みだし素子の一実施例の構成を示す概念断面側面図
き込み読みだし素子の一実施例の構成を示す概念平面図 (b)は本発明の記録再生装置に適用される書き込み読
みだし素子の一実施例の構成を示す概念断面側面図
【図2】本発明の一実施例における記録再生装置の概略
図
図
1 カンチレバー 2 探針 3 透明接着剤 4 支持基体 5 金薄膜 6 先端部 7 レーザー光導入部 8 レンズ 9 記録媒体 10 書き込み読みだし素子 11 金属ディスク 12 モーター 13 制御用レーザー光源 14 光検出器 15 2次元微動装置 16 レーザー光源 17 スライド機構
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横山 和夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (7)
- 【請求項1】記録媒体の微小領域からの光を検出する検
出手段、または、該微小領域に光を照射する照射手段の
少なくとも何れかの手段と、該記録媒体の微小領域の電
位測定手段、または、該記録媒体の微小領域の電圧印加
手段の少なくとも何れかの手段とを具備した探針を含む
書き込み読みだし素子を含むことを特徴とする記録再生
装置。 - 【請求項2】記録媒体への書き込みが、探針と記録媒体
との間に流す電流、探針による電圧印加、または、探針
からの光照射の少なくとも何れかであることを特徴とす
る、請求項1に記載の記録再生装置。 - 【請求項3】記録媒体からの読みだしが、該記録媒体の
光学特性の変化の検出、または、該記録媒体の電気特性
の変化の検出の少なくとも何れかであることを特徴とす
る、請求項1に記載の記録再生装置。 - 【請求項4】記録媒体からの読みだしが、探針からの光
照射、および、該記録媒体の電気特性の変化の検出で行
うことを特徴とする、請求項1に記載の記録再生装置。 - 【請求項5】探針が、透光性物質であり、該探針の少な
くとも記録媒体に対向する先端部分を透光性で導電性の
物質で被覆したことを特徴とする、請求項1に記載の記
録再生装置。 - 【請求項6】探針が、透光性かつ導電性を有する針状結
晶からなることを特徴とする、請求項1または6何れか
に記載の記録再生装置。 - 【請求項7】針状結晶が酸化亜鉛、セレン化亜鉛、炭化
シリコンの何れかであることを特徴とする、請求項6に
記載の記録再生装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19183692A JPH0636364A (ja) | 1992-07-20 | 1992-07-20 | 記録再生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19183692A JPH0636364A (ja) | 1992-07-20 | 1992-07-20 | 記録再生装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0636364A true JPH0636364A (ja) | 1994-02-10 |
Family
ID=16281330
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19183692A Pending JPH0636364A (ja) | 1992-07-20 | 1992-07-20 | 記録再生装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0636364A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1999041741A1 (fr) * | 1998-02-10 | 1999-08-19 | Seiko Instruments Inc. | Appareil d'enregistrement de donnees |
KR20200027566A (ko) * | 2017-08-03 | 2020-03-12 | 브루커 나노, 아이엔씨. | 열적으로 안정한, 스캐닝 프로브 현미경을 위한 드리프트 내성 프로브 및 제조 방법 |
-
1992
- 1992-07-20 JP JP19183692A patent/JPH0636364A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1999041741A1 (fr) * | 1998-02-10 | 1999-08-19 | Seiko Instruments Inc. | Appareil d'enregistrement de donnees |
KR20200027566A (ko) * | 2017-08-03 | 2020-03-12 | 브루커 나노, 아이엔씨. | 열적으로 안정한, 스캐닝 프로브 현미경을 위한 드리프트 내성 프로브 및 제조 방법 |
JP2020530113A (ja) * | 2017-08-03 | 2020-10-15 | ブルカー ナノ インコーポレイテッドBruker Nano,Inc. | 走査型プローブ顕微鏡用の熱的に安定した耐ドリフト性のプローブ及び製造方法 |
US11644480B2 (en) | 2017-08-03 | 2023-05-09 | Bruker Nano, Inc. | Thermally stable, drift resistant probe for a scanning probe microscope and method of manufacture |
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