JPH0528549A - Recording medium and information processor - Google Patents

Recording medium and information processor

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JPH0528549A
JPH0528549A JP20562591A JP20562591A JPH0528549A JP H0528549 A JPH0528549 A JP H0528549A JP 20562591 A JP20562591 A JP 20562591A JP 20562591 A JP20562591 A JP 20562591A JP H0528549 A JPH0528549 A JP H0528549A
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recording medium
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layer
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一佐哲 河出
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明美 石崎
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Abstract

PURPOSE:To assure the smoothness and hydrophobic property of the recording surface of the recording medium which executes recording, reproducing, etc., of information by using a probe electrode applying the principle of STM and eventually to attain high S/N, high-density recording, reproducing, etc., by high- speed access. CONSTITUTION:This recording medium is used for the information processor for executing recording, reproducing, etc., of the information by detecting the current flowing in an element by the probe electrode and is constituted by providing an amorphous carbon layer 104 on a substrate electrode 102 to be disposed opposite to the probe electrode 201 and laminating a recording layer 103 having an electric memory effect on this amorphous carbon layer 104.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、走査型トンネル顕微鏡
の原理を応用した大容量高密度記録媒体に使用される記
録媒体及びそれを用いた情報処理装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a recording medium used as a large-capacity and high-density recording medium to which the principle of a scanning tunneling microscope is applied, and an information processing apparatus using the recording medium.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、メモリー素子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、ディジタルオー
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、その開発も活発に進んでいる。メモリー素
子に要求される性能は一般的には (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)エラーレートが小さい (4)消費電力が少ない (5)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, the use of memory devices has been at the core of the electronics industry for computers and related equipment, video discs, digital audio discs, etc., and their development is actively progressing. Generally, the performance required for a memory device is (1) high density, large recording capacity (2) fast recording / reproducing response speed (3) small error rate (4) low power consumption (5) ) High productivity and low price.

【0003】従来までは、磁性体や半導体を素材とした
磁気メモリー、半導体メモリーが主流であったが、近年
レーザー技術の進展に伴い、有機色素、フォトポリマー
などの有機薄膜を用いた安価で高密度な記録媒体を用い
た光メモリー素子などが登場してきた。
Until now, magnetic memories and semiconductor memories made of magnetic materials or semiconductors have been the mainstream, but in recent years, along with the progress of laser technology, it is inexpensive and expensive to use organic thin films such as organic dyes and photopolymers. Optical memory devices using high density recording media have appeared.

【0004】一方、最近、導体の表面原子の電子構造を
直接観測できる走査型トンネル顕微鏡(以後STMと略
す)が開発され(ジー・ビーニッヒら,フェルベティカ
フィジィカ アクタ,55,726(198
2).)、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
る損傷を与えることなく低電力で観測できる利点をも有
し、更に大気中でも動作させることが可能であるため広
範囲な応用が期待されている。
On the other hand, recently, a scanning tunneling microscope (hereinafter abbreviated as STM) capable of directly observing the electronic structure of surface atoms of a conductor has been developed (Gie Winig et al., Fervetica Physika Actor, 55 , 726 (198).
2). ), It becomes possible to measure real space images with high resolution regardless of whether it is a single crystal or an amorphous material. Moreover, it has the advantage that it can be observed with low power without damaging the medium with an electric current. Since it can be operated, a wide range of applications are expected.

【0005】かかる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、その間に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。
Such an STM utilizes that a tunnel current flows when a voltage is applied between a metal probe (probe electrode) and a conductive substance to bring them close to a distance of about 1 nm. This current is very sensitive to changes in the distance between the two, and the surface structure in real space can be drawn by scanning the probe so that the tunnel current is kept constant. You can also read the information in.

【0006】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(0.数nm)での高密度記録再生を行うこ
とが可能である。この際の記録再生方法としては、プロ
ーブ電極と基板電極間に局所的電界を加えることによ
り、基板電極の表面形状を局所的に変化させる方法や、
粒子線(電子線、イオン線)或は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を用いて行う方法等が提案されている。こ
の方法によれば、記録のビットサイズを10nmとすれ
ば、1012bit/cm2もの大容量記録再生が可能で
ある。
At this time, the resolution in the in-plane direction is about 0.1 nm. Therefore, if the principle of STM is applied, it is possible to sufficiently perform high-density recording / reproduction on the atomic order (a few nm). As a recording / reproducing method at this time, a method of locally changing the surface shape of the substrate electrode by applying a local electric field between the probe electrode and the substrate electrode,
A method of performing recording by changing the surface state of an appropriate recording layer by using high-energy electromagnetic waves such as particle beams (electron beams, ion beams) or X-rays and energy rays such as visible / ultraviolet light, and reproducing by STM, , A material having a memory effect on the switching characteristics of voltage / current as a recording layer, for example, a thin film layer of π-electron organic compound or chalcogenide is used for recording / recording.
A method of performing reproduction using STM has been proposed. According to this method, if the recording bit size is 10 nm, a large-capacity recording / reproduction of 10 12 bit / cm 2 is possible.

【0007】図3にSTMを応用した記録再生装置の構
成例を示す。以下、図面に従って説明する。本図の中心
にあるものが、基板101,基板電極102,記録層1
03からなる記録媒体である。201はプローブ電極、
202はXYステージ、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. 3 shows an example of the structure of a recording / reproducing apparatus to which the STM is applied. Hereinafter, description will be given with reference to the drawings. At the center of this figure are the substrate 101, the substrate electrode 102, and the recording layer 1.
03 is a recording medium. 201 is a probe electrode,
202 is an XY stage, 203 is a support for probe electrodes, 204 is a Z-axis linear actuator that drives the probe electrodes in the Z direction, and 205 and 206 are linear actuators that drive the XY stage in the X and Y directions, respectively.

【0008】301はプローブ電極201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201と記録層103の間隙距離に比例する値
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Z軸リ
ニアアクチュエータ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。
Reference numeral 301 denotes the probe electrode 201 to the recording layer 1
This is an amplifier that detects a tunnel current flowing to the electrode layer 102 via 03. 302 is a logarithmic compressor for converting a change in tunnel current into a value proportional to the gap distance between the probe electrode 201 and the recording layer 103, and 303 is a low-pass filter for extracting the surface unevenness component of the recording layer 103. . 304 is a reference voltage V REF and a low pass filter 303
Is an error amplifier that detects an error from the output of the Z axis linear actuator 204, and 305 is a driver that drives the Z-axis linear actuator 204. A drive circuit 306 controls the position of the XY stage. A high-pass filter 307 separates the data components.

【0009】207はプローブ電極201と電極102
の間に記録・再生・消去用のパルス電圧を印加するため
の回路である。パルス電圧を印加するときプローブ電流
が急激に変化するためドライバー305は、その間出力
電圧を一定になるように、HOLD回路をONになるよ
うに制御している。
Reference numeral 207 is a probe electrode 201 and an electrode 102.
It is a circuit for applying a pulse voltage for recording / reproducing / erasing during the period. Since the probe current changes abruptly when the pulse voltage is applied, the driver 305 controls the HOLD circuit to turn on so that the output voltage becomes constant during that time.

【0010】図4に、従来例の記録再生装置の主要部の
模式図である記録媒体1の断面とプローブ電極201の
先端を示す。本図中、401は記録層103に記録され
たデータビット、402は基板101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40
2の大きさは電極層102の材料として通常の金属を用
い、真空蒸着法やスパッタ法等により形成した場合30
〜50nm程度である。
FIG. 4 shows a cross section of the recording medium 1 and a tip of the probe electrode 201, which is a schematic view of the main part of the recording / reproducing apparatus of the conventional example. In the figure, 401 is a data bit recorded on the recording layer 103, and 402 is an electrode layer 102 on the substrate 101.
It is a crystal grain formed when forming. This crystal grain 40
The size of 2 is 30 when a normal metal is used as the material of the electrode layer 102 and is formed by a vacuum deposition method, a sputtering method, or the like.
It is about 50 nm.

【0011】プローブ電極201と記録層103との間
隙は、図3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201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、この値を基準電圧と比
較し、この比較値が零に近付くようにプローブ電極20
1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201と記録層103の間
隙を一定にすることができる。
The gap between the probe electrode 201 and the recording layer 103 can be kept constant by the circuit configuration shown in FIG. That is, after detecting the tunnel current flowing between the probe electrode 201 and the recording layer 103 and passing through the logarithmic compressor 302 and the low-pass filter 303, this value is compared with a reference voltage so that this comparison value approaches zero. On the probe electrode 20
The gap between the probe electrode 201 and the recording layer 103 can be made constant by controlling the Z-axis linear actuator 204 that supports the No. 1 element.

【0012】さらに、XYステージ202を駆動するこ
とにより、記録媒体の表面をプローブ電極201がなぞ
り、a点(図3)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。
Further, by driving the XY stage 202, the probe electrode 201 traces the surface of the recording medium, and the high frequency components of the signal at point a (FIG. 3) are separated, so that the data of the recording layer 103 is recorded. Can be detected.

【0013】このときの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5に示す。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記録
層103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
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。図3の記録再生装置においては図示されていない
が、トラッキング信号fTは、データ列をプローブ電極
201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、トラックから外れると検出できる信
号を書き込むことにより実現している。
FIG. 5 shows the signal intensity spectrum with respect to the frequency of the signal at point a at this time. The signal of the frequency component of f 0 or less is due to the gradual undulation of the medium due to the warp or distortion of the substrate 101. The signal centered on f 1 is due to the unevenness of the surface of the recording layer 103, and is mainly due to the crystal grains 402 generated when the electrode material is formed. f 2 is a carrier wave component of recording data, and 403 is a data signal band. f 3 is a signal component generated from the atomic and molecular arrangement of the recording layer 103. Further, f T is a tracking signal. Although not shown in the recording / reproducing apparatus of FIG. 3, the tracking signal f T is a signal for enabling the probe electrode 201 to track the data string, and when a step is formed on the medium or it is deviated from the track. It is realized by writing a detectable signal.

【0014】また、基板電極の形成方法としては、以上
述べた方法とは別に、真空蒸着において結晶性基板を加
熱し基板上に生じるエピタキシャル成長を利用し、基板
電極を形成するという高結晶性・高配向性膜形成の観点
からの試みや、通常の蒸着基板を加熱処理して、基板電
極層を再結晶化する試みがある。
In addition to the above-described method, the substrate electrode is formed by heating the crystalline substrate in vacuum vapor deposition and utilizing the epitaxial growth that occurs on the substrate to form the substrate electrode. There are attempts from the viewpoint of forming an oriented film, and attempts to recrystallize a substrate electrode layer by heating an ordinary vapor deposition substrate.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】従来例に示された基板
電極を記録再生装置に使用される記録媒体に用いた場
合、以下のような問題点があった。
When the substrate electrode shown in the conventional example is used for a recording medium used in a recording / reproducing apparatus, there are the following problems.

【0016】(1)通常の蒸着方法で基板電極を形成す
る場合 .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の間に置く
ことが好ましい。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4
03と重なっている。これはf1の信号成分が電極層1
02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。
(1) When the substrate electrode is formed by a normal vapor deposition method. In order to use the high resolution characteristic of STM to perform high density recording, it is preferable to place the data signal band 403 between f 1 and f 3 . In this case, a high pass filter 307 having a cutoff frequency f C is used to separate the data components. However, the base of the signal component of f 1 is the data signal band 4
It overlaps with 03. This is because the signal component of f 1 is the electrode layer 1
This is due to the crystal grain 402 of No. 02, and the data recording size and the bit interval are close to 1 to 10 nm with respect to 30 to 50 nm of the crystal grain 402.

【0017】このため、データ再生のS/Nが低下する
恐れがあった。
For this reason, the S / N ratio of data reproduction may be lowered.

【0018】.トラッキング信号fTはf0の近傍にし
か置くことができない。このため、トラッキング信号f
Tはデータ信号帯域に比べかなり低い周波数となってし
まい、トラッキングのデータ追跡精度が落ちる。このこ
とは、結果としてデータの読み取り誤り率を高くして、
記録再生装置としての信頼性を低下させている。
.. The tracking signal f T can be placed only near f 0 . Therefore, the tracking signal f
Since T has a frequency that is considerably lower than the data signal band, the tracking data tracking accuracy deteriorates. This results in a high data read error rate,
The reliability of the recording / reproducing apparatus is reduced.

【0019】(2)エピタキシャル成長を利用して基板
電極を形成する場合 .エピタキシャル成長を利用した方法は、基板を高温
の、ある一定温度に保つことが困難であることと、ま
た、使用できる基板が結晶性の物に限られるという問題
点がある。
(2) When the substrate electrode is formed by utilizing epitaxial growth. The method using epitaxial growth has the problems that it is difficult to keep the substrate at a high temperature and a certain constant temperature, and the usable substrate is limited to a crystalline one.

【0020】(3)通常の蒸着方法で形成した基板電極
を加熱処理する場合 .この方法では上述,の課題を防ぐほどの平滑性
を達成しようとすると、基板電極膜にダメージが加わる
場合が必要であった。
(3) When heat-treating a substrate electrode formed by a normal vapor deposition method. In this method, it was necessary to damage the substrate electrode film in order to achieve smoothness that would prevent the above problems.

【0021】すなわち、本発明の目的とするところは、
上述した従来技術の問題点に鑑み、アモルファスカーボ
ン層を用いた電気的な高密度記録・再生等を行える高い
S/N比、高速アクセスが得られる記録媒体及びそれを
用いた情報処理装置を提供することにある。
That is, the object of the present invention is to
In view of the above-mentioned problems of the prior art, a recording medium which can achieve high S / N ratio and high-speed access using an amorphous carbon layer for high-density recording / reproducing, and an information processing apparatus using the same are provided. To do.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段及び作用】本発明の特徴と
するところは、プローブ電極により素子に流れる電流を
検出して情報の記録再生等を行う情報処理装置に用いる
記録媒体であって、該プローブ電極と対向配置する基板
電極上にアモルファスカーボン層を設け、該アモルファ
スカーボン層上に電気メモリー効果を有する記録層を積
層した記録媒体、としている点にある。
A feature of the present invention is a recording medium used in an information processing apparatus for recording / reproducing information by detecting a current flowing through an element by a probe electrode. This is a recording medium in which an amorphous carbon layer is provided on a substrate electrode facing the probe electrode, and a recording layer having an electric memory effect is laminated on the amorphous carbon layer.

【0023】また、前記記録層の膜厚が数オングスロト
ーム以上100オングストローム以下、好ましくは数オ
ングスロトーム以上30オングストローム以下である記
録媒体にある。
The recording layer has a film thickness of several angstroms or more and 100 angstroms or less, preferably several angstroms or more and 30 angstroms or less.

【0024】さらには、前記記録層が、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有している記
録媒体を特徴とするものである。
Furthermore, the recording medium is characterized in that the recording layer has a monomolecular film of an organic compound or a cumulative film obtained by accumulating the monomolecular film.

【0025】また、かかる単分子膜または累積膜がラン
グミュアーブロジェット法(LB法)によって成膜した
膜であり、前記有機化合物が分子中に共役π電子系を持
つ群とσ電子準位を持つ群とを有する記録媒体をも特徴
としている。
The monomolecular film or cumulative film is a film formed by the Langmuir-Blodgett method (LB method), and the organic compound has a group having a conjugated π electron system in the molecule and a σ electron level. It also features a recording medium having a holding group.

【0026】前記アモルファスカーボン層は、下地であ
る基板電極の材料に関わらず、該基板電極表面に存在し
た凹凸を緩和し平坦化する作用がある。しかも、LB法
により単分子膜を累積して記録層を形成する際には、親
水性を有する材料を使用した基板電極の場合疎水化処理
を行わなければならないが、本発明ではアモルファスカ
ーボン層は疎水性であるために、平坦化と同時に疎水化
も実現可能となる。尚、アモルファスカーボンは導電性
材料であり、基板電極としての役割も同時に果たしてい
る。
The amorphous carbon layer has a function of alleviating the unevenness existing on the surface of the substrate electrode and flattening it regardless of the material of the substrate electrode as the base. Moreover, when a monomolecular film is accumulated by the LB method to form a recording layer, a hydrophobic treatment must be performed in the case of a substrate electrode using a hydrophilic material. Since it is hydrophobic, it becomes possible to realize hydrophobicization at the same time as flattening. Amorphous carbon is a conductive material and also serves as a substrate electrode.

【0027】本方法により、基板電極の材質に拘わらず
表面を平坦化することが可能であり、かつ疎水化が同時
に実現される。その結果、プローブ電極を用いた電気的
な高密度の記録・再生を行う場合において、高いS/N
比、高速アクセスが得られる記録媒体を容易に提供する
ことが可能となる。
According to this method, the surface can be flattened regardless of the material of the substrate electrode, and the hydrophobicity can be realized at the same time. As a result, a high S / N ratio is achieved when recording / reproducing with high electrical density using a probe electrode.
In comparison, it is possible to easily provide a recording medium that can be accessed at high speed.

【0028】さらに、本発明の特徴とするところは、上
述のような記録媒体と、該記録媒体に対向配置させたプ
ローブ電極と、該記録媒体とプローブ電極間に電圧を印
加する手段と、該記録媒体とプローブ電極との間に流れ
るトンネル電流を検知する手段、とを少なくとも有して
情報の記録又は再生を行う情報処理装置、としている点
にある。
Further, a feature of the present invention is that the recording medium as described above, a probe electrode arranged to face the recording medium, a means for applying a voltage between the recording medium and the probe electrode, An information processing device that has at least means for detecting a tunnel current flowing between the recording medium and the probe electrode and that records or reproduces information.

【0029】以下、本発明について詳細に説明する。The present invention will be described in detail below.

【0030】本発明の記録媒体の一例として、図1にそ
の断面図を示す。本発明に用いられる基板101として
は、基板電極102を支持するために用いるので、表面
がある程度平滑であればどの様な材料を用いても良い
が、基板電極の形成法によって若干利用できる基板材料
は限定される。
As an example of the recording medium of the present invention, its sectional view is shown in FIG. Since the substrate 101 used in the present invention is used to support the substrate electrode 102, any material may be used as long as the surface is smooth to some extent, but a substrate material that can be used slightly depending on the method of forming the substrate electrode. Is limited.

【0031】この様な基板上に形成する基板電極の材料
としては、高い導電性を有するものであればよく、例え
ばAu,Pt,Ag,Pd,Al,In,Sn,Pd,
Wなど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、またさらには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、これらの本発明へ
の適用が考えられる。かか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十分である。
The material of the substrate electrode formed on such a substrate may be any material having high conductivity, such as Au, Pt, Ag, Pd, Al, In, Sn, Pd,
There are many materials including metals such as W and alloys thereof, graphite and silicide, and conductive oxides such as ITO, and their application to the present invention can be considered. As a method of forming an electrode using such a material, a conventionally known thin film technique is sufficient.

【0032】本発明における、アモルファスカーボン層
104の形成に関しても、従来公知の薄膜技術で充分で
あり、真空蒸着法(抵抗加熱法)等が挙げられる。ま
た、アモルファスカーボン層の膜厚に関しては、基板電
極の平滑性にもよるが、3nm以上が好ましい。
Regarding the formation of the amorphous carbon layer 104 in the present invention, the conventionally known thin film technique is sufficient, and the vacuum vapor deposition method (resistance heating method) and the like can be mentioned. The thickness of the amorphous carbon layer is preferably 3 nm or more, though it depends on the smoothness of the substrate electrode.

【0033】本発明で用いる記録層103の形成に関し
ては、具体的には蒸着法やクラスターイオンビーム法等
の適用も可能であるが、制御性,容易性,再現性、そし
て、記録層表面の平滑性から公知の従来技術の中ではL
B法が極めて好適である。
Regarding the formation of the recording layer 103 used in the present invention, a vapor deposition method, a cluster ion beam method or the like can be specifically applied, but controllability, easiness, reproducibility, and Among the known prior arts because of its smoothness, L
Method B is extremely suitable.

【0034】このLB法によれば、1分子中に疎水性部
位と親水性部位とを有する有機化合物の単分子膜または
その累積膜を基板上に容易に形成することができ、分子
オーダーの厚みを有し、かつ大面積にわたって均一、均
質で基板電極の平滑性を反映した平滑性を持つ有機超薄
膜を安定に供給することができる。
According to this LB method, a monomolecular film of an organic compound having a hydrophobic site and a hydrophilic site in one molecule or a cumulative film thereof can be easily formed on a substrate, and a molecular order thickness is obtained. It is possible to stably supply an organic ultra-thin film which has a smoothness that is uniform and uniform over a large area and that reflects the smoothness of the substrate electrode.

【0035】かかるLB法は、分子内に親水性部位と疎
水性部位とを有する構造の分子において、両者のバラン
ス(両親媒性のバランス)が適度に保たれているとき、
分子は水面上で親水性基を下に向けて単分子の層になる
ことを利用して単分子膜またはその累積膜を形成する方
法である。
In the LB method, in a molecule having a structure having a hydrophilic site and a hydrophobic site in the molecule, when the balance between them (the amphipathic balance) is appropriately maintained,
This is a method of forming a monomolecular film or a cumulative film thereof by utilizing the fact that the molecule becomes a monomolecular layer with the hydrophilic group facing downward on the water surface.

【0036】ここで、疎水性部位を構成する基として
は、一般に広く知られている飽和及び不飽和炭化水素基
や縮合多環芳香族基及び鎖状多環フェニル基等の各種疎
水基が挙げられる。これらは、各々単独又はその複数が
組み合わされて疎水性部位を構成する。
Here, examples of the group constituting the hydrophobic moiety include various widely known saturated groups such as saturated and unsaturated hydrocarbon groups, condensed polycyclic aromatic groups and chain polycyclic phenyl groups. To be These may be used alone or in combination of two or more to form a hydrophobic site.

【0037】一方、親水性部位の構成要素として最も代
表的なものは、例えばカルボキシル基、エステル基、酸
アミド基、イミド基、ヒドロキシル基、更にはアミノ基
(1,2,3級及び4級)等の親水性基等が挙げられ
る。これらも各々単独又はその複数が組み合わされて上
記分子の親水性部分を構成する。
On the other hand, the most typical constituents of the hydrophilic part are, for example, a carboxyl group, an ester group, an acid amide group, an imide group, a hydroxyl group, and further an amino group (1,2,3 and quaternary group). ) And other hydrophilic groups. Each of these also constitutes a hydrophilic part of the above-mentioned molecule, either alone or in combination.

【0038】これらの疎水性基と親水性基をバランス良
く併有し、絶縁性を有する有機分子であれば、水面上で
単分子膜を形成することが可能であり、本発明に対して
極めて好適な材料となる。
An organic molecule having both a hydrophobic group and a hydrophilic group in a well-balanced manner and having an insulating property can form a monomolecular film on the water surface, which is extremely advantageous for the present invention. It becomes a suitable material.

【0039】本発明で用いる記録層としては、電流−電
圧特性に於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、共役π電子系をもつ群
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あるいはその累積膜を用いること
が可能となる。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
7:ON状態、OFF状態)へ遷移させることが可能な
しきい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。
As the recording layer used in the present invention, a material having a memory switching phenomenon (electric memory effect) in current-voltage characteristics, for example, a group having a conjugated π electron system and a group having only a σ electron level is used. It is possible to use an organic monomolecular film in which molecules having both are laminated on an electrode or a cumulative film thereof. The electric memory effect is brought to a state (FIG. 7: ON state, OFF state) that shows two or more different conductivity in the state where the thin film such as the organic monomolecular film and its accumulated film is arranged between the pair of electrodes. By applying a voltage exceeding a threshold value at which transition can be performed, it is possible to reversibly transit (switch) to a low resistance state (ON state) and a high resistance state (OFF state). Further, each state can be retained (memory) without applying a voltage.

【0040】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、本発明に適用可能な、共
役π電子系を持つ群を有する有機材料は著しく多岐にわ
たる。
Generally, most of the organic materials exhibit an insulating property or a semi-insulating property, so that the organic materials having a group having a conjugated π electron system applicable to the present invention are remarkably diversified.

【0041】本発明に好適なπ電子系を有する色素の構
造としては、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、またはシアニン色素、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およびその類縁体およびその電荷
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。
The structure of the dye having a π-electron system suitable for the present invention includes, for example, a dye having a porphyrin skeleton such as phthalocyanine and tetraphenylporphyrin, an azulene dye having a squarylium group and a croconic methine group as a binding chain, and a quinoline. , Benzothiazole, benzoxazole, and other two nitrogen-containing heterocycles linked by a squarylium group and a croconic methine group, or a similar cyanine dye, or a condensed polycyclic aromatic ring such as a cyanine dye, anthracene, or pyrene, and an aromatic ring And a chain compound obtained by polymerizing a heterocyclic compound and a polymer of a diacetylene group, further, a derivative of tetracyanoquinodimethane or tetrathiafulvalene, an analog thereof and a charge transfer complex thereof, and further ferrocene, a trisbipyridine ruthenium complex Etc. Metal complex compounds.

【0042】本発明に好適な高分子材料としては、例え
ばポリアクリル酸誘導体等の付加重合体、ポリイミド等
の縮合重合体、ナイロン等の開環重合体、バクテリオロ
ドプシン等の生体高分子が挙げられる。
Examples of the polymer material suitable for the present invention include addition polymers such as polyacrylic acid derivatives, condensation polymers such as polyimide, ring-opening polymers such as nylon, and biopolymers such as bacteriorhodopsin. .

【0043】具体例としては、例えば下記の如き分子等
が挙げられる。 <有機材料> [I]クロコニックメチン色素
Specific examples include the following molecules and the like. <Organic material> [I] Croconic methine dye

【0044】[0044]

【化1】 [Chemical 1]

【0045】[0045]

【化2】 [Chemical 2]

【0046】[0046]

【化3】 [Chemical 3]

【0047】[0047]

【化4】 [Chemical 4]

【0048】[0048]

【化5】 [Chemical 5]

【0049】[0049]

【化6】 [Chemical 6]

【0050】[0050]

【化7】 [Chemical 7]

【0051】[0051]

【化8】 [Chemical 8]

【0052】[0052]

【化9】 [Chemical 9]

【0053】[0053]

【化10】 [Chemical 10]

【0054】[0054]

【化11】 ここでR1は前述のσ電子準位をもつ群に相当したもの
で、しかも水面上で単分子膜を形成しやすくするために
導入された長鎖アルキル基で、その炭素数nは5≦n≦
30が好適である。 [II]スクアリリウム色素 [I]で挙げた化合物のクロコニックメチン基を下記の
構造を持つスクアリリウム基で置き換えた化合物。
[Chemical 11] Here, R 1 is equivalent to the group having the above-mentioned σ electron level, and is a long-chain alkyl group introduced for facilitating the formation of a monomolecular film on the water surface. n ≦
30 is preferred. [II] Squalylium dye A compound in which the croconic methine group of the compound described in [I] is replaced with a squarylium group having the following structure.

【0055】[0055]

【化12】 [Chemical 12]

【0056】[0056]

【化13】[III]ポルフィリン系色素化合物 [III] Porphyrin-based dye compound

【0057】[0057]

【化14】 [Chemical 14]

【0058】[0058]

【化15】 Rは単分子膜を形成しやすくするために導入されたもの
で、ここで挙げた置換基に限るものではない。又、R1
〜R4,Rは前述したσ電子準位をもつ群に相当してい
る。 [IV]縮合多環芳香族化合物
[Chemical 15] R is introduced to facilitate the formation of a monomolecular film, and is not limited to the substituents listed here. Also, R 1
˜R 4 and R correspond to the group having the σ electron level described above. [IV] Fused polycyclic aromatic compound

【0059】[0059]

【化16】 [Chemical 16]

【0060】[0060]

【化17】 [Chemical 17]

【0061】[0061]

【化18】 [Chemical 18]

【0062】[0062]

【化19】 [V]ジアセチレン化合物[Chemical 19] [V] Diacetylene compound

【0063】[0063]

【化20】 Xは親水基で一般的には−COOHが用いられるが−O
H,−CONH2等も使用できる。 [VI]その他
[Chemical 20] X is a hydrophilic group, and -COOH is generally used, but -O
H, -CONH 2, etc. can be used. [VI] Other

【0064】[0064]

【化21】 [Chemical 21]

【0065】[0065]

【化22】 [Chemical formula 22]

【0066】[0066]

【化23】 [Chemical formula 23]

【0067】[0067]

【化24】 [Chemical formula 24]

【0068】[0068]

【化25】 [Chemical 25]

【0069】[0069]

【化26】 <有機高分子材料>[Chemical formula 26] <Organic polymer material>

【0070】[0070]

【化27】 [Chemical 27]

【0071】[0071]

【化28】 ここで、R1は水面上で単分子膜を形成し易くするため
に導入された長鎖アルキル基で、その炭素数nは5≦n
≦30が好適である。また、R5は短鎖アルキル基であ
り、炭素数nは1≦n≦4が好適である。重合度mは1
00≦m≦5000が好適である。
[Chemical 28] Here, R 1 is a long-chain alkyl group introduced for facilitating formation of a monomolecular film on the water surface, and its carbon number n is 5 ≦ n.
≦ 30 is preferable. R 5 is a short chain alkyl group, and the carbon number n is preferably 1 ≦ n ≦ 4. Polymerization degree m is 1
00 ≦ m ≦ 5000 is preferable.

【0072】以上、具体例として挙げた化合物は基本構
造のみであり、これら化合物の種々の置換体も本発明に
おいて好適であることは言うにおよばない。尚、上記以
外でもLB法に適している有機材料、有機高分子材料で
あれば、本発明に好適なのは言うまでもない。例えば、
近年研究が盛んになりつつある生体材料(例えばバクテ
リオロドプシンやチトクロームC)や合成ポリペプチド
(PBLG)等も適用が可能である。
It is needless to say that the compounds mentioned as specific examples above have only basic structures, and various substitution products of these compounds are also suitable in the present invention. Needless to say, other than the above, any organic material or organic polymer material suitable for the LB method is suitable for the present invention. For example,
Biomaterials (for example, bacteriorhodopsin and cytochrome C), synthetic polypeptides (PBLG), and the like, which have been actively researched in recent years, are also applicable.

【0073】これらの共役π電子系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、記録・再生時にプローブ電極と基板電極
間に流れるトンネル電流を用いるため、プローブ電極と
基板電極間にトンネル電流が流れるよう両者間の距離を
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.数nm以上10nm以下、好ましくは、0.数
nm以上3nm以下である。
The electric memory effect of these compounds having the conjugated π-electron system has been observed at a film thickness of several tens of μm or less. However, since the tunnel current flowing between the probe electrode and the substrate electrode is used during recording / reproduction. Since the distance between the probe electrode and the substrate electrode must be close so that a tunnel current flows between them, the film thickness of the recording layer of the present invention is 0. Several nm or more and 10 nm or less, preferably 0. It is several nm or more and 3 nm or less.

【0074】また、プローブ電極201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201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解研磨法を用い先端形状を制御し
て、プローブ電極201を作製しているが、プローブ電
極201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。
Any material may be used as the material of the probe electrode 201 as long as it exhibits conductivity. For example, Pt,
Pt-Ir, W, Au, Ag etc. are mentioned. The tip of the probe electrode 201 needs to be as sharp as possible in order to improve the resolution of recording / reproducing / erasing. In the present invention, the probe electrode 201 is manufactured by controlling the tip shape of the needle-shaped conductive material using the electropolishing method, but the manufacturing method and shape of the probe electrode 201 are not limited thereto. .

【0075】更には、プローブ電極201の本数も1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。このプロー
ブ電極201から記録層103に電圧を印加することに
よって記録・再生を行う。
Furthermore, the number of probe electrodes 201 is not limited to one, and a plurality of probe electrodes may be used, such as one for position detection and one for recording / reproduction. Recording and reproduction are performed by applying a voltage from the probe electrode 201 to the recording layer 103.

【0076】本発明に係る情報処理装置を示した図3中
a点の信号の周波数スペクトラムを図2に示す。f0
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。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。f
3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
心とした信号は基板の表面の僅かな凹凸を反映したもの
であり、この凹凸はデータの記録信号と同等もしくは記
録信号より小さくなるような基板を用意している。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。また、本発明による記録媒体では記録層103
表面の平滑面の大きさが1μm角以上になる。
FIG. 2 shows the frequency spectrum of the signal at point a in FIG. 3 showing the information processing apparatus according to the present invention. The signal of the frequency component of f 0 or less is due to the gradual undulation of the medium due to the warp or distortion of the substrate 101. f 2 is a carrier wave component of recording data, and 403 is a data signal band. f
3 is a signal component generated from the atomic and molecular arrangement of the recording layer 103. Further, f T is a tracking signal. The signal centered on f 1 reflects slight irregularities on the surface of the substrate, and the substrate is prepared such that the irregularities are equal to or smaller than the recording signal of data. The change in the unevenness is 1 nm or less in the recording / reproducing using the STM. Further, in the recording medium according to the present invention, the recording layer 103
The size of the smooth surface is 1 μm square or more.

【0077】このことと、基板電極上にアモルファスカ
ーボン層を設けた記録媒体を用いることにより、以下の
ような作用効果がある。 .記録層103表面の凹凸による信号成分f1とデー
タ信号帯域403は重なり合うことはなく、f1のスペ
クトラムの広がりによるS/Nの低下はない。即ち、デ
ータ誤り率を小さくすることができる。 .トラッキング信号fTをデータ信号帯域403の近
傍に置くことができる。つまり、トラッキング信号fT
の周波数を高く採れることから、トラッキングの追跡精
度を十分に確保することができる。 .トラッキング信号fTの周波数が高いことから、こ
のトラッキングのための溝を記録媒体へ形成する場合は
データビット401サイズとほぼ同程度の形状で良く、
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。 .記録層103表面の凹凸がないため、記録層103
表面とプローブ電極201との間隙を一定にしながらX
Y走査を行うときの、プローブ電極201のZ軸の変位
は少ない。このため極めて高速にXYステージを駆動す
ることができる。 .記録層103表面の凹凸がないことから、プローブ
電極201の先端、即ちトンネル電流が流れる先端原子
の位置が安定して選択される。また凹凸のある記録層1
03表面でみられるようなプローブ電極201の複数の
原子と記録層103との間で、トンネル電流が流れるゴ
ースト現象がなくなる。 .基板電極の真空蒸着において、結晶性基板を加熱
し、かかる基板上にエピタキシャル成長を利用し基板電
極を形成する方法に比べて、複雑な工程が全く不要とな
り、また、結晶性基板以外の基板に使用することができ
る。
By using this and the recording medium in which the amorphous carbon layer is provided on the substrate electrode, the following operational effects are obtained. . The signal component f 1 due to the unevenness of the surface of the recording layer 103 and the data signal band 403 do not overlap with each other, and the S / N is not reduced due to the spread of the spectrum of f 1 . That is, the data error rate can be reduced. . The tracking signal f T can be placed near the data signal band 403. That is, the tracking signal f T
Since a high frequency can be taken, it is possible to sufficiently secure the tracking accuracy of tracking. . Since the frequency of the tracking signal f T is high, when the groove for tracking is formed on the recording medium, the shape may be almost the same as the size of the data bit 401.
Tracking can be performed without sacrificing recording density. . Since there is no unevenness on the surface of the recording layer 103, the recording layer 103
X while keeping the gap between the surface and the probe electrode 201 constant
The displacement of the probe electrode 201 on the Z axis is small when performing Y scanning. Therefore, the XY stage can be driven at an extremely high speed. . Since there is no unevenness on the surface of the recording layer 103, the tip of the probe electrode 201, that is, the position of the tip atom through which the tunnel current flows is stably selected. The recording layer 1 having irregularities
03, a ghost phenomenon in which a tunnel current flows between the plurality of atoms of the probe electrode 201 and the recording layer 103 disappears. . In vacuum deposition of substrate electrodes, compared to the method of heating a crystalline substrate and forming a substrate electrode by using epitaxial growth on such a substrate, no complicated steps are required, and it is used for substrates other than crystalline substrates. can do.

【0078】[0078]

【実施例】以下、本発明を実施例に従って説明する。EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples.

【0079】(実施例1)光学研磨したガラス基板(コ
ーニング社製#7059)を中性洗剤およびトリクレン
を用いて洗浄して基板101とした。続いて、基板10
1上にスパッタ法により厚さ100nmのITOを成膜
して基板電極102を形成した。さらに、ITO基板電
極上にカーボンを真空蒸着法(抵抗加熱)により成膜し
た。これによりカーボンはITO電極上にアモルファス
状に成膜され、アモルファスカーボン層104が形成さ
れた。アモルファスカーボン層の膜厚は5nm、10n
m、20nmの3種類を成膜した。ITO表面の性質は
本来親水性であるがアモルファスカーボンの被膜により
疎水性を示した。これにより、従来の疎水化処理が不要
となった。かかる基板を担体として、下記LB法により
ポリイミド(以下PIと略記する)単分子膜を累積し、
これを記録層103とした。
Example 1 An optically polished glass substrate (# 7059 manufactured by Corning Incorporated) was washed with a neutral detergent and trichlene to obtain a substrate 101. Then, the substrate 10
A 100 nm-thick ITO film was formed on 1 by sputtering to form a substrate electrode 102. Further, carbon was deposited on the ITO substrate electrode by a vacuum vapor deposition method (resistance heating). As a result, carbon was formed into an amorphous film on the ITO electrode, and the amorphous carbon layer 104 was formed. The thickness of the amorphous carbon layer is 5 nm and 10 n
Three types of m and 20 nm were deposited. The nature of the ITO surface was originally hydrophilic, but it was hydrophobic due to the amorphous carbon film. This eliminates the need for the conventional hydrophobizing treatment. Using this substrate as a carrier, a polyimide (hereinafter abbreviated as PI) monomolecular film is accumulated by the following LB method,
This was used as the recording layer 103.

【0080】以下に、このLB膜の成膜方法を示す。The method of forming this LB film will be described below.

【0081】化29式に示すポリアミック酸(以下PA
と略す)をN,N−ジメチルアセトアミド−ベンゼン混
合溶液(1:1V/V)に溶解させた(単量体換算濃度
1×10-3M)後、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とを1:2
(V/V)に混合して、化30式に示すポリアミド酸オ
クタデシルアミン塩溶液を調整した。かかる溶液を、2
0℃の純水上に展開し、水面から溶媒を蒸発除去させた
後、その表面圧を25mN/mに高めて水面上単分子膜
を形成させた。
The polyamic acid represented by the formula (29) (hereinafter referred to as PA
Is abbreviated) in an N, N-dimethylacetamide-benzene mixed solution (1: 1 V / V) (concentration of monomer conversion: 1 × 10 −3 M), and then separately adjusted N, N-dimethyloctadecylamine 1: 2 with 1 × 10 −3 M of the same solvent of
It was mixed with (V / V) to prepare a polyamic acid octadecylamine salt solution shown in Chemical formula 30. 2 such solution
After spreading on pure water at 0 ° C. to evaporate and remove the solvent from the water surface, the surface pressure was increased to 25 mN / m to form a monomolecular film on the water surface.

【0082】次に、この表面圧を一定に保持したまま、
前記基板を水面に横切るように速度5mm/分で静かに
浸漬し、更に引き上げる動作を繰り返して4層のY形単
分子膜の累積を行った。最後に、かかる基板を300℃
で10分間熱処理することによりPA累積膜をイミド化
して(化31式)、記録層103となるPI薄膜を形成
し、記録媒体1を得た。
Next, while keeping the surface pressure constant,
The substrate was gently dipped at a speed of 5 mm / min so as to traverse the water surface, and the pulling operation was further repeated to accumulate four layers of Y-shaped monomolecular film. Finally, the substrate is heated to 300 ° C
The PA cumulative film was imidized by performing heat treatment for 10 minutes at (Formula 31) to form a PI thin film to be the recording layer 103, and a recording medium 1 was obtained.

【0083】[0083]

【化29】 [Chemical 29]

【0084】[0084]

【化30】 [Chemical 30]

【0085】[0085]

【化31】 次に、上述した方法により作製した記録媒体を、図3に
示す情報処理装置のXYステージ202上に設置し、白
金/ロジウムのプローブ電極201を用いて表面形状を
調べたところ、記録媒体の表面がアモルファスカーボン
層の平滑性を反映しており、アモルファスカーボン層の
膜厚が20nmの記録媒体は、10μm角において表面
凹凸は1nm以下であった(他の記録媒体は、若干の凹
凸が観察された)。
[Chemical 31] Next, the recording medium manufactured by the method described above was placed on the XY stage 202 of the information processing apparatus shown in FIG. 3, and the surface shape was examined using the platinum / rhodium probe electrode 201. Reflects the smoothness of the amorphous carbon layer, and the recording medium having an amorphous carbon layer film thickness of 20 nm had surface irregularities of 1 nm or less at 10 μm square (other recording media showed slight irregularities). ).

【0086】すなわち、ITO基板電極の結晶粒界部分
に存在した数nm〜数10nmの凹凸が、アモルファス
カーボン層によって緩和され、平滑性が向上しているこ
とが確認された。
That is, it was confirmed that the irregularities of several nm to several tens nm existing in the crystal grain boundary portion of the ITO substrate electrode were alleviated by the amorphous carbon layer and the smoothness was improved.

【0087】次に、アモルファスカーボン層の膜厚が2
0nmの記録媒体について、記録・再生・消去の実験を
行った。プローブ電極201と記録媒体の電極層102
との間に+1.5Vの電圧を印加し、電流をモニターし
ながらプローブ電極201と記録層103表面との距離
(Z)を調整した。この時、プローブ電極201と記録
層103表面との距離Zを制御するためのプローブ電流
Pを、10-10A≧IP≧10-11Aになるように設定し
た。
Next, the thickness of the amorphous carbon layer is 2
Recording / reproducing / erasing experiments were performed on a 0 nm recording medium. Probe electrode 201 and electrode layer 102 of recording medium
A voltage of + 1.5V was applied between the two electrodes and the distance (Z) between the probe electrode 201 and the surface of the recording layer 103 was adjusted while monitoring the current. At this time, the probe current I P for controlling the distance Z between the probe electrode 201 and the surface of the recording layer 103 was set so that 10 −10 A ≧ I P ≧ 10 −11 A.

【0088】次に、プローブ電極201を走査させなが
ら、10nmピッチで情報の記録を行った。かかる情報
の記録は、プローブ電極201を+側、電極層102を
−側にして、電気メモリー材料(ポリイミドLB膜4
層)が低抵抗状態(ON状態)に変化する図6に示すし
きい値電圧VthON以上の矩形パルス電圧を加えた。そ
の後、プローブ電極201を記録開始点に戻し、再び記
録層103上を走査させた。この時、記録の読み出し時
に於いては、Z=一定になるように調整した。その結
果、記録ビットに於いては、10nA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。
Next, information was recorded at a pitch of 10 nm while scanning the probe electrode 201. To record such information, the probe electrode 201 is on the + side and the electrode layer 102 is on the − side, and the electric memory material (polyimide LB film 4) is used.
A rectangular pulse voltage equal to or higher than the threshold voltage V th ON shown in FIG. 6 at which the layer) changes to a low resistance state (ON state) was applied. Then, the probe electrode 201 was returned to the recording start point, and the recording layer 103 was scanned again. At this time, when reading the record, adjustment was made so that Z = constant. As a result, it was shown that a probe current of about 10 nA flows in the recorded bit and is in the ON state.

【0089】なお、プローブ電圧を電気メモリー材料が
ON状態からOFF状態に変化するしきい値電圧Vth
FF以上の10Vに設定、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。
The threshold voltage V th O at which the electric memory material changes from the ON state to the OFF state is set as the probe voltage.
As a result of setting the voltage to 10 V which is higher than FF and tracing the recording position again, it was also confirmed that all the recording states were erased and transitioned to the OFF state.

【0090】(実施例2)実施例1に対して真空蒸着に
より形成する基板電極102の材料をAgに変えた以外
は、実施例1と全く同様にして3種類の記録媒体1を作
製した。ただし、Ag表面の性質は本来親水性である
が、アモルファスカーボン層の形成により疎水性となっ
ており、疎水化処理を省くことができた。
Example 2 Three kinds of recording media 1 were produced in exactly the same manner as in Example 1 except that the material of the substrate electrode 102 formed by vacuum vapor deposition was changed to Ag. However, the nature of the Ag surface was originally hydrophilic, but it was hydrophobic due to the formation of the amorphous carbon layer, and therefore the hydrophobic treatment could be omitted.

【0091】次に、実施例1と同様に、かかる記録媒体
の表面凹凸形状を調べたところ、アモルファスカーボン
層厚が5nm,10nm,20nmの全てのものに関
し、10μm角においてその表面の凹凸は1nm以下で
あった。
Next, the surface irregularities of the recording medium were examined in the same manner as in Example 1. As for all the amorphous carbon layer thicknesses of 5 nm, 10 nm and 20 nm, the irregularities on the surface were 1 nm at 10 μm square. It was below.

【0092】さらに記録・再生・消去の実験を行ったと
ころ、実施例1と同様の結果を得た。
Further, when an experiment of recording / reproducing / erasing was conducted, the same results as in Example 1 were obtained.

【0093】(実施例3)実施例1に対して真空蒸着に
より形成する基板電極102の材料をAuに変えた以外
は、実施例1と全く同様にして3種類の記録媒体1を作
製した。ただし、この時、Auと基板の密着性を向上さ
せるためにAuの下引き層として膜厚5nmのCr層を
真空蒸着法により形成している。
(Example 3) Three kinds of recording media 1 were produced in exactly the same manner as in Example 1 except that the material of the substrate electrode 102 formed by vacuum vapor deposition was changed to Au. However, at this time, in order to improve the adhesion between Au and the substrate, a Cr layer having a film thickness of 5 nm is formed as a subbing layer of Au by a vacuum deposition method.

【0094】次に、実施例1と同様に、かかる記録媒体
の表面凹凸形状を調べたところ、アモルファスカーボン
層厚が5nm,10nm,20nmの全てのものに関
し、10μm角においてその表面の凹凸は1nm以下で
あった。
Next, the surface irregularities of the recording medium were examined in the same manner as in Example 1. As for all the amorphous carbon layer thicknesses of 5 nm, 10 nm and 20 nm, the irregularities of the surface were 1 nm at 10 μm square. It was below.

【0095】さらに記録・再生・消去の実験を行ったと
ころ、実施例1と同様の結果を得た。
Further experiments were conducted on recording, reproduction and erasing, and the same results as in Example 1 were obtained.

【0096】以上の実施例より、基板電極上にアモルフ
ァスカーボン層を設けることにより、基板電極の平坦性
が向上し、なおかつ疎水面を保つことができるため、プ
ローブ電極を用いた電気的な高密度記録・再生等を行う
情報処理装置において、高いS/N比、高速アクセスが
得られる記録媒体を容易に提供することが可能となっ
た。
According to the above-mentioned examples, by providing the amorphous carbon layer on the substrate electrode, the flatness of the substrate electrode can be improved and the hydrophobic surface can be maintained. It has become possible to easily provide a recording medium that can obtain a high S / N ratio and high-speed access in an information processing apparatus that performs recording / reproduction and the like.

【0097】ただし、成膜するアモルファスカーボン層
の膜厚は基板電極の材料・成膜方法・成膜条件等によっ
て変える必要がある。これは、基板電極表面に存在する
凹凸に応じて平坦化に必要なアモルファスカーボン層の
膜厚が異なるためである。
However, the film thickness of the amorphous carbon layer to be formed needs to be changed depending on the material of the substrate electrode, the film forming method, the film forming conditions and the like. This is because the film thickness of the amorphous carbon layer required for flattening differs depending on the unevenness present on the surface of the substrate electrode.

【0098】また、以上述べてきた実施例中では、記録
層の形成にLB法を使用してきたが、極めて薄く均一な
膜が形成できる成膜法であればLB法に限らず使用可能
であり、具体的にはMBEやCVD法等の成膜法が挙げ
られる。更に、基板材料やその形状も本発明は何ら限定
するものではない。さらには、本実施例においてはプロ
ーブ電極を1本としたが、記録・再生用のものとトラッ
キング用のものを各々分けて2本以上としても良い。
Although the LB method is used for forming the recording layer in the above-mentioned embodiments, any film forming method capable of forming an extremely thin and uniform film can be used without being limited to the LB method. Specifically, a film forming method such as MBE or CVD method can be used. Further, the present invention does not limit the substrate material and its shape. Further, in the present embodiment, the probe electrode is one, but the recording / reproducing electrode and the tracking electrode may be divided into two or more.

【0099】[0099]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、基
板電極上に適切な膜厚のアモルファスカーボン層を設け
ることにより、基板電極の平坦性が向上し、かつ、疎水
面を保つことができるため、種々の基板および種々の基
板電極材料を自由に選ぶことができる。従って、プロー
ブ電極を用いた電気的な高密度記録・再生等を行う情報
処理装置において、高いS/N比、高速アクセスが得ら
れる。
As described above, according to the present invention, the flatness of the substrate electrode is improved and the hydrophobic surface is maintained by providing the amorphous carbon layer having an appropriate film thickness on the substrate electrode. Therefore, various substrates and various substrate electrode materials can be freely selected. Therefore, a high S / N ratio and high-speed access can be obtained in an information processing device that uses a probe electrode to perform electrical high-density recording / reproducing.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る情報処理装置において、プローブ
電極と記録媒体の主要部の模式図である。
FIG. 1 is a schematic view of a probe electrode and a main part of a recording medium in an information processing apparatus according to the present invention.

【図2】本発明の再生信号の周波数スペクトラムのダイ
ヤグラムである。
FIG. 2 is a diagram of a frequency spectrum of a reproduction signal of the present invention.

【図3】STMを応用した本発明に係る情報処理装置の
構成例である。
FIG. 3 is a configuration example of an information processing apparatus according to the present invention to which STM is applied.

【図4】従来例の記録再生装置の主要部の模式図であ
る。
FIG. 4 is a schematic diagram of a main part of a recording / reproducing apparatus of a conventional example.

【図5】従来例の再生信号の周波数スペクトラムのダイ
ヤグラムである。
FIG. 5 is a diagram of a frequency spectrum of a reproduction signal of a conventional example.

【図6】本発明の記録媒体に記録を行う際に加えるパル
ス電圧の波形図である。
FIG. 6 is a waveform diagram of a pulse voltage applied when recording is performed on the recording medium of the present invention.

【図7】本発明で用いた記録層の電気メモリー効果を示
す図である。
FIG. 7 is a diagram showing an electric memory effect of the recording layer used in the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 基板 102 基板電極 103 記録層 104 アモルファスカーボン層 201 プローブ電極 202 XYステージ 203 プローブ電極支持体 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 207 パルス電圧印加回路 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 XYステージ位置制御駆動回路 307 高域通過フィルタ 401 データビット 402 結晶粒 403 データ信号帯域 101 substrate 102 substrate electrode 103 recording layer 104 amorphous carbon layer 201 probe electrode 202 XY stage 203 probe electrode support 204 Z-axis linear actuator 205 X-axis linear actuator 206 Y-axis linear actuator 207 Pulse voltage application circuit 301 amplifier 302 logarithmic compressor 303 low pass filter 304 Error amplifier 305 driver 306 XY stage position control drive circuit 307 High pass filter 401 data bits 402 crystal grains 403 data signal band

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 プローブ電極により素子に流れる電流を
検出して情報の記録再生等を行う情報処理装置に用いる
記録媒体であって、プローブ電極と対向配置する基板電
極上にアモルファスカーボン層を設け、該アモルファス
カーボン層上に電気メモリー効果を有する記録層を積層
したことを特徴とする記録媒体。
1. A recording medium used in an information processing device for recording / reproducing information by detecting a current flowing through an element by a probe electrode, wherein an amorphous carbon layer is provided on a substrate electrode arranged to face the probe electrode. A recording medium comprising a recording layer having an electric memory effect laminated on the amorphous carbon layer.
【請求項2】 前記記録層の膜厚が、数オングストロー
ム以上100オングストローム以下であることを特徴と
する請求項1記載の記録媒体。
2. The recording medium according to claim 1, wherein the film thickness of the recording layer is several angstroms or more and 100 angstroms or less.
【請求項3】 前記記録層が、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有していることを特徴
とする請求項1又は2記載の記録媒体。
3. The recording medium according to claim 1, wherein the recording layer has a monomolecular film of an organic compound or a cumulative film obtained by accumulating the monomolecular film.
【請求項4】 前記記録層が、LB法によって形成され
た有機化合物の単分子膜又は該単分子膜を累積した累積
膜であることを特徴とする請求項1又は2記載の記録媒
体。
4. The recording medium according to claim 1, wherein the recording layer is a monomolecular film of an organic compound formed by the LB method or a cumulative film obtained by accumulating the monomolecular film.
【請求項5】 前記記録層が、分子中に共役π電子系を
持つ群とσ電子準位を持つ群とを有する有機化合物の単
分子膜又は該単分子膜を累積した累積膜を有することを
特徴とする請求項1又は2記載の記録媒体。
5. The recording layer has a monomolecular film of an organic compound having a group having a conjugated π electron system and a group having a σ electron level in the molecule, or a cumulative film obtained by accumulating the monomolecular film. The recording medium according to claim 1 or 2, characterized in that:
【請求項6】 請求項1〜5いずれか一つに記載の記録
媒体と、該記録媒体に対向配置させたプローブ電極と、
該記録媒体とプローブ電極間に電圧を印加する手段と、
該記録媒体とプローブ電極間に流れるトンネル電流を検
知する手段とを、少なくとも有して情報の記録又は再生
又は消去を行うことを特徴とする情報処理装置。
6. A recording medium according to any one of claims 1 to 5, and a probe electrode arranged to face the recording medium.
Means for applying a voltage between the recording medium and the probe electrode,
An information processing apparatus, comprising at least means for detecting a tunnel current flowing between the recording medium and a probe electrode, for recording, reproducing or erasing information.
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