CN101188130B - 在基于探针的数据存储设备中记录/再现数据的方法和装置 - Google Patents

Abstract

提供了在基于探针的数据存储设备(1)中记录/再现数据的方法和装置，其中施加写信号使得设备(1)的探针在存储表面(5)上形成凹痕。代替如这类设备中常规做法一样在存储表面存在或不存在凹痕时存储信息，而是以由长度可变的脊隔开的长度可变的槽的形式存储信息。更特别是，通过将一组写信号施加在存储表面(5)上相应的探针位置而在记录信号中记录第一值(通常为“1’s”)的n＞1的连续比特序列。以w≤M隔开这些探针位置，这里M为凹痕合并距离，从而所产生的凹痕合并形成跨过n个回读采样位置的存储表面(5)中的槽。以对应于回读采样位置的时序对和记录信号对应的反馈信号取样而恢复初始比特序列。因为回读采样位置间隔s在这里满足s＜D，D为凹痕干扰阈值，所以可高密度记录。

Description

在基于探针的数据存储设备中记录/再现数据的方法和装置

技术领域

本发明总体涉及基于探针的数据存储设备。提供了实现在这些设备中产生更高存储密度的记录/再现技术的方法、装置和计算机程序。

背景技术

在一些基于探针的数据存储设备中，信息的承载为在存储表面上有无表面凹痕或“凹坑”。通常，存在凹痕对应比特值“1”，不存在凹痕对应比特值“0”。通过施加写信号形成每个凹痕，写信号造成设备探针使存储表面变形以产生凹痕。例如，在基于AFM(原子力显微镜)的存储设备中，探针是安装在微加工的悬臂端部的纳米级尖端。该尖端可在聚合物膜形式的存储介质表面上移动。通过在AFM悬臂的特定端子施加电压脉冲，同时在聚合物膜底下的基底和悬臂体上的平台之间施加另一个电压脉冲，形成单个凹痕。第一脉冲加热电阻元件，其又加热悬臂尖端，而第二脉冲在悬臂与基底之间产生静电力，以迫使尖端进入聚合物膜。该两个脉冲在这里共同形成写信号，单个写信号被施加至存储表面上待产生凹痕的每个探针位置。在读图形中，将热机探针机构用于通过当尖端在比特凹痕图案上移动时探测悬臂偏斜而回读(readback)存储的比特。在IBM Journal ofResearch & Development，Volume 44，No.3，May 2000，pp323-340，Vettiger等人的“The‘Millipede’-More Than One Thousand Tips forFuture AFM Data Storage”及其在那里所引用的参考文件中详细描述了基于AFM的数据存储器。如在该文献中所述，在利用单个悬臂探针实现基本读/写操作的同时，实际上使用独立可寻址的悬臂的集成阵列以促进提高数据速率。当阵列相对于存储介质表面移动时，该阵列的每个悬臂可在自身的存储区域内读写数据。

为了增加基于探针的设备中的存储面密度，优选相互靠近地设置凹痕。但是，当凹痕间距离低于某阈值时，凹痕开始非线性相互作用。特别是，每个新产生的凹痕部分“擦除”先前形成的以小于阈值距离的距离隔开的凹痕。以D表示的阈值距离，并且在这里也称作凹痕干扰阈值，取决于插入聚合物膜的尖端形状。尖端越细，D越小。当回读部分擦除的凹痕时，其相比于没有被部分擦除的凹痕对应于降低的信号幅度。附图的图1a和1b示出了该原理。图1a示出了在阈值距离D写入的两个凹痕，这里在凹痕之间没有干扰出现。图1b示出了当凹痕间间隔低于凹痕干扰阈值D(这里减小到D/2)时发生的部分擦除。在后形成的凹痕部分擦除在前形成的凹痕，形成该图右手侧示出的地形状况。垂直的虚线示出了时序，在该时序下在每种情况下对与写入地形对应的模拟回读波形采样，点表示相应的采样值。在图1a的情况中，获得正确的回读采样值(11)。但是在图1b中，对应部分擦除凹痕的回读信号幅度具有与探测阈值接近的中间水平。在出现噪音或者其它形式的失真时，该采样值容易高于阈值并且错误的检测为“0”。在写入字符值为110但回读采样值中部分擦除结果为010的附图中示出了这一点。因此，和未擦除凹痕相比部分擦除凹痕的噪声容限减小，产生检测误差并因此造成性能损失。因此期望尽可能避免部分擦除。

一种促进提高存储密度而抑制部分擦除的方法在于采用更细的尖端。尖端的锐度决定围绕每个凹痕的塑性半径，越锐利的尖端，锐度越小。该塑性半径又决定两个凹痕在部分擦除前可相互靠得多近，即D。因此较锐利的尖端产生较小的凹痕干扰阈值D。但是，采用更锐利的尖端的问题在于，其更难制造。特别是，对于大的尖端阵列，和钝尖端相比，锐利尖端的尖端一致性更难实现。此外，因为尖端和存储介质磨擦所造成的尖端磨损会使尖端变钝，所以即使可解决上述问题，细尖端也不能长期保持锐利。

另一种促进提高存储密度同时避免部分擦除的方法为对存储的数据编码。所采用的一个代码族为所谓的(d，k)代码，其保证以至少d，最多k个“0’s”隔开编码比特序列中连续的“1’s”，这里数d≥1。因为通过在“1’s”之间人工插入d个“0’s”而将连续的“1’s”或者凹痕之间的物理距离限制为D，所以我们可将字符距离即编码序列比特之间的距离从信息比特间未编码的距离D减小为D/(d+1)。图1c描述了d＝1情况的该思想。这里，两个连续“1’s”之间的距离保持在阈值距离D，但是可将值为“0”的编码比特引入其间。因此实际上代码字符之间的距离减小至D/2，但是因为凹痕间最小距离总是D，所以其间没有干扰。(d，k)代码的缺点在于在编码比特流中并不允许所有可能的“1’s”和“0’s”序列。在d＝1代码的情况下，例如不允许序列11。因此，存在和编码过程相关的固有数据率损失。将其量化为代码率R，小于1的数，其将有效字符距离增加1/R。因此和未编码情况相比，存储密度的总增益为系数R＊(d+1)。在上述热机探针存储系统中，例如，以代码率R＝2/3选择(d＝1，k＝7)代码，提供了(2/3)＊(2)＝4/3的密度增量。但是，因为对用户看到的数据率r，代码率R＜1，所以设备中的电子装置必须在内部数据率(r/R)＞r下处理处理数据。因此，对固定IC技术，编码系统的用户数据率将低于未编码系统的用户数据率。因此，该形式的编码以存储密度交换用户数据率。

因此，期望提供一种增加基于探针的数据存储设备中的存储密度的系统，其可缓解上述现有系统的缺点。

发明内容

本发明第一方面的实施例提供一种在基于探针的数据存储设备中记录/再现数据的方法，其中施加写信号引起由所述设备的探针在存储表面上形成凹痕，该方法包括：

通过在存储表面上的以w≤M隔开的各个探针位置施加一组写信号，在记录信号中记录第一值的n＞1的连续比特序列，以在存储表面上形成跨过n个回读采样位置的凹槽，其中M为凹痕合并距离；以及

以对应于所述回读采样位置的时序对回读信号采样，所述回读信号与所述记录信号对应，其中所述回读采样位置间隔s＜D，其中D为凹痕干扰阈值。

本发明利用当存储表面上的凹痕间间隔比部分擦除时所述间隔更小时发生的现象。特别是，当相互凹痕间隔减小到以M表示的阈值距离时，则凹痕合并为直径和深度比隔离的凹痕即前述系统中的单个“凹坑”更大的较大凹痕。通过以这种方式沿存储表面上写方向产生多个紧密间隔的凹痕，可形成深度几乎均匀的连续凹槽。因此提出了用于在基于探针的设备中存储数据的新颖系统，这里在由长度变化的脊隔开的长度变化槽形式中存储记录信号中的比特图形。特别是，通过施加一组写信号存储第一值，通常为“1”，的多个连续比特序列，以在存储表面上的以w≤M隔开的一组探针位置形成一组凹痕，其中M为上述的凹痕合并距离。这些凹痕因此合并形成槽，该槽的长度取决于探针沿写方向移动时施加的写信号数量。这一点取决于在前述序列中待记录的比特数。通过施加写信号记录第一值的n＞1连续比特序列，以形成跨过n个回读采样位置的槽。然后，当以对应于这些回读采样位置的时序对回读信号采样时，将连续恢复n比特序列。该新记录系统的特别之处在于，通过采用槽表示n-比特序列，避免了部分擦除的问题，从而可将回读采样位置间隔s减小值阈值距离D以下。本发明的实施例因此提高了存储密度，同时通过避免部分擦除而维持探测特性。此外，提高的存储密度不与较细尖端的使用耦合，从而减小了例如尖端钝化、老化和不均匀性对存储密度的影响。而且，因为不需要根据上述系统的要求对输入信号进行编码，所以可提高密度而不影响用户数据率。

通常，可由存储表面上的凹痕表示记录信号中两种可能二进制值的任一种，由非凹痕即槽脊表示其它值的比特。换言之，上述第一值的比特为“1’s”或者“0’s”。但是，在基于探针的记录中通常由凹痕表示“1’s”，因此所述第一值的比特通常为值“1”的比特。下文中为了简单起见采用了该贯例，但是可以理解，本发明实施例可以等同地采用相反的系统，其中所述第一值为“0”。

当通过施加一组写信号而将记录信号中n＞1个“1’s”序列作为存储表面上的槽写入时，优选通过施加单个写信号写入隔离的“1”。从而如同前述系统中，由单个凹痕表示隔离的“1”。在存储表面上形成的实施记录“槽-和-脊”系统的槽可从以上单个凹痕的长度变化。

在本发明的实施例中的回读采样位置的间隔s的特别值可改变，但是优选处于D/2≤s＜D的范围。最优选，s＝D/2，提供增加的存储密度，同时不需要输入编码还避免部分擦除。

当记录一组连续的“1’s”时，“写-信号间隔”即施加写信号的探针位置之间的间隔w优选等于凹痕合并距离M。这允许形成写信号数量减少的槽。

尽管在实施本发明一个实施例时没有对输入信号编码时，期望在某些情况下应用输入编码的某些形式。其特定实施例为，在需要的地方直接在老的且在先前写入的数据上记录，而不必先擦除老数据。下面将详细描述这种“直接覆盖”要求所产生的困难，以及在本发明的实施例中如何实现直接覆盖。

在本发明第二方面的实施例中，提供了一种计算机程序，其包括根据本发明第一方面实施例控制基于探针的数据存储设备以执行数据记录/再现方法的指令。可由具有运行计算机程序的数据处理能力的基于探针的数据存储系统的任何元件运行该计算机程序。而且，体现本发明的计算机程序可包括独立程序或者可以是较大程序的部分，并且其例如通过在例如磁盘的计算机可读介质或用于在计算机中安装的电子传输而提供。计算机程序的指令例如包括程序代码，该程序代码包括一组指令的任何语言的表达式、代码或者符号，该指令用于直接地或者在(a)转换为另一种语言、代码或者符号和/或(b)以不同材料形式再现后，运行所讨论的方法。

本发明第三方面的实施例提供了一种控制在基于探针的数据存储设备中记录/再现数据的装置，其中施加写信号引起由该设备的探针在所述存储表面上形成凹痕，该装置适于：

通过在存储表面上的以w≤M隔开的各个探针位置施加一组写信号，而在记录信号中记录第一值的n＞1的连续比特序列，以在所述记录表面上形成跨过n个回读采样位置的槽，其中M为凹痕合并距离；以及

以对应于所述回读采样位置的时序控制对回读信号的采样，所述回读信号与所述记录信号对应，其中回读采样位置间隔s＜D，其中D为凹痕干扰阈值。

本发明第四方面的实施例提供了一种基于探针的数据存储设备，包括：

存储表面；

读/写机构，其包括至少一个探针，所述探针可相对于存储表面移动以写入表面或从表面读取，其中施加写信号引起所述探针在所述存储表面上形成凹痕；

控制器，其控制所述读/写机构，以通过在存储表面上的以w≤M隔开的相应探针位置施加一组写信号，而在记录信号中记录第一值的n＞1的连续比特序列，以在所述记录表面上形成跨过n个回读采样位置的槽，其中M为凹痕合并距离；以及

采样装置，用于以对应于所述回读采样位置的时序对回读信号采样，所述回读信号与所述记录信号对应，其中所述回读采样位置间隔s＜D，其中D为凹痕干扰阈值。

通常，在这里参考本发明一个方面实施例描述特征的地方，可在本发明另一方面实施例中提供相应的特征。

附图说明

现在通过参考附图示例描述本发明的优选实施例，其中：

图1a、1b和1c(如上所述)示出了现有的基于探针记录系统中不同的记录/再现情况；

图2示出了相比于已知系统，运行本发明实施例的原理；

图3为示出实施本发明的基于探针的数据存储设备的示意图；

图4示出了相比于已知系统，在图3实施例中采用的记录/再现技术；

图5a和5b示出了在图3实施例的更改中施加约束以提供直接覆盖能力的原因；

图6示出了以本发明实施例获得的记录磁道图像；

图7示出了经图6的记录磁道的线扫描；

图8示出了经以先前提出系统获得的记录磁道的线扫描；以及

图9为比较本发明实施例与先前提出系统性能的示图。

具体实施方式

在描述本发明实施例的运行之前，将参考附图2解释其中使用的原理。本发明的实施例利用了这样的原理：聚合物膜中的热机写入表面凹痕当其在空间上紧密间隔时融和成连续槽。当凹痕间的空间距离减小时可区分开三种不同的表面更改机制。在第一种机制中，在凹痕间距离至少等于凹痕干扰阈值D时，凹痕间不会出现干扰。在图2顶部视图中以凹痕间隔D示出了这一点。这是其中通常如前面参考附图1a和1c所述进行数据写入的机制。如已经解释的，存储密度增加的程度取决于阈值D。一旦凹痕间间隔减小到阈值D以下时，凹痕间发生干扰。特别是，每个新产生的凹痕部分填补或者“擦除”任何以新凹痕距离D以内的距离间隔的相邻凹痕。这是如图1b所描述表面变化的第二种机制，并且在图2中间的视图中示出。当凹痕间间隔进一步降低，特别是达到阈值距离M时，则凹痕融和为更大的凹痕，其直径和深度都比隔离凹痕的大。在图2的底部视图中示出了这一点。通过沿写路径方向在存储表面上以M或更小的间隔产生一组凹痕，可形成基本上均匀深度的连续凹槽。在将描述的实施例中所使用的是该原理。更特别是，代替如通常所做的在有无凹痕时存储信息，以由长度变化的槽脊隔开的长度变化槽的形式存储信息。槽为特定深度的沟槽，而槽脊的地形轮廓基本上与记录介质背景相同。在所描述的实施例中，槽对应逻辑“1’s”，而脊对应逻辑“0’s”。

图3为采用本发明的基于探针的存储设备1的示意图。设备1包括读/写机构，在此实施例中其包括在上述期刊参考文献中所描述类型的探针存储阵列2。阵列控制器3控制探针阵列2的运行。阵列控制装置3包括在前述参考文献中所描述的阵列驱动器&探测器电路4以驱动单个探针阵列在聚合物存储介质5的表面上读写数据。阵列控制器3还包括由驱动器/探测器电路4控制阵列2的运行的读/写控制器6，以根据下述方法实现记录/再现数据。通常，可在硬件、软件或者其组合中运行读/写控制器6，本领域技术人员从这里描述可清楚合适的实施。附图中以虚线示出的元件7和8用于改变的设备形式中，这将在下文描述。

运行时，将输入数据供应至阵列控制器3以进行记录。当探针阵列相对于聚合物存储介质5的表面移动时，读/写控制器6经驱动器/探测器电路4控制将写信号施加至阵列的单个探针。尽管实际上各个探针可并行地将数据写入其各自的阵列的存储区域，但是足以理解，这里采用的记录/再现技术以考虑单个探针的读/写操作。因此，读/写控制器6根据将由探针记录的信号中的比特值控制将写信号施加至探针。控制器6可以顺序地控制驱动器/探测器电路4，以当探针在聚合物存储介质5表面上的合适区域移动时回读记录的信号。由电路4的取样装置(未单独示出)在对应于以距离s隔开的存储表面上探针位置的时序对该回读信号取样。所产生的回读采样值对应于初始记录信号的比特值。

由读/写控制器6根据下述系统控制将写脉冲施加在记录操作中。在该描述中，将单个写脉冲当作将施加以造成由探针生成单个凹痕的信号。如先前所提到的，该信号通常包括同时施加至探针不同端子的一对脉冲。对于记录信号中n＞1个连续“1’s”的任何序列，将一组写信号施加至以写间隔w隔开的聚合物存储介质5的表面上的相应的探针位置上，这里将w设置为上述的凹痕合并阈值M。所产生的凹痕组因此合并以形成存储表面5上沿路径方向的槽。该槽的长度取决于施加的写信号数，该写信号数又取决于n的值。特别是，施加写信号以形成跨过n个回读采样位置也称作“字符位置”的槽。当在对应这些字符位置的时序随后对回读信号采样时，将从而恢复n个连续“1’s”的初始序列。对于记录信号中隔离的“1’s”，即两边都和“0’s”相邻的“1’s”，将单独的写脉冲施加在相应的回读采样位置。为记录“0”，因为以回读采样位置没有凹痕表示“0’s”，所以不需要施加写脉冲。

在所描述类型的系统中，凹痕合并距离M通常大约为D/4，而本实例假定M＝D/4，从而将凹痕写间隔w设置为D/4。将回读采样位置间隔或者“字符间隔”s设置为D/2个单位。可通过以D/4的写间隔施加写脉冲而形成长度是D/2整数倍的任何长度的连续槽。因此可通过本发明的实施例产生跨过任意整数个字符位置的槽。为形成一个字符长的槽，即一个凹坑，采用一个写脉冲。对于两个字符长的槽，施加三个写脉冲。一般地，在该特别实例中，可通过以D/4的间隔施加(2m-1)个写脉冲形成m-字符-长的槽。在图4的底部图中示出了两字符长的槽的形成，其左手侧示出了写入字符序列110。以D/4的写间隔施加的三个写脉冲对应于三个凹痕，该凹痕合并形成跨过字符间隔D/2上的2个字符位置的连续槽。在视图的右手侧示出了这一点。如这里所示出，当以对应于该三个字符位置的时序对回读信号取样时，槽表现为两个字符长，并获得正确的回读采样值110。原理上，如该图所示，槽中的信号采样幅度相等，与来自槽脊的采样的幅度差相当大而均匀，从而在探测器输入端产生足够的噪声容限。因此可应用二进制阈值探测器以根据该系统探测记录为可变长度槽和脊的信号。

为比较起见，图4的顶部图示出了以已知的d＝1编码方法记录序列101，其对应该代码中“1’s”之间的最小可能间隔。该中间示图示出了以D/2的字符间隔记录未编码序列110。该中间示图示出了已经描述的部分擦除问题，从而仅仅通过牺牲探测性能提高存储密度。在顶部示图的编码系统中，编码过程必须手工在任何两个“1’s”之间插入“0”以维持最小的凹痕间间隔D，以数据率损失仅产生存储密度部分增加。本实施例的记录/再现技术存储密度提高而没有先前提出系统的缺点。可获得更高的记录密度同时仍然通过避免部分擦除维持探测性能。不采用较细的尖端获得较高的存储密度，因此降低了影响存储密度的因素作用，例如尖端变钝/老化/不均匀。还可以以提高的存储密度交换对尖端形状变化的依赖性。在这一点上，例如上述实施例可与d＝1编码系统相比较，但是可以以降低密度为成本而强化。实际上，为降低对尖端老化效应的依赖性可期望小于50％的密度优势。而且在一种实施例中，其中不对输入信号编码，没有数据率损失，因此对用户数据率也没有影响。因为以D/2的字符间隔写入和再现未编码数据，所获得的密度增益为1＊2＝2，其比d＝1编码情况高50％，比以比特间隔D的常规未编码情况好100％。尽管通过以D/4的间隔写入而形成槽意味着，平均而言和d＝1编码方法相比必须写更多“1’s”，从而功率消耗更大，但是这在大多数的探针存储阵列功率已知应用中仅仅为次要因素。因此，总体上本发明的实施例使得在探针存储设备中的密度记录比在先前提出的系统中更高。

尽管上述记录机制未对输入用户数据施加编码要求，但是希望在某些情况下应用某些编码形式。编码较有利的特定实例为，希望提供直接覆盖能力。在基于探针的数据存储设备中覆盖数据存在问题。例如，如果零对应比特位置上的“无凹痕”，则在比特位置写零对应无动作。因此在比特位置上先前写入的“1”上“写”零将使旧“1”未变化，这使得新写的数据错误。作为另一个实例，由于如上所述的部分擦除，因此在给定探针位置写“1”可将相邻的先前写的1’s改变为0’s。因为这些作用，前面提出的系统或者要求在写新数据之前擦除老数据，或者要求为编码输入数据而考虑新老数据之间物理相互作用的编码算法。在公开为US2004/0114490A1和US2004/0233817A1的美国专利申请中公开了这种算法的实例。采用本发明的记录/再现技术通过施加适度形式的输入编码具有另外的直接覆盖能力的优点。该编码对脊长度施加简单约束。特别是，不允许脊比凹痕干扰阈值D更长，或者在上述特别实例中为字符间隔s的两倍。因此，不论先前存储在相同区域内的字符图形，将期望的字符图形存储在存储介质中。现在将参考附图5a和5b解释其原因。

图5a示出了通过图3实施例记录的信号中图形的实例，其产生包括单个“0”的脊。这里所示出的特别图形为1101。假定先前已经在由附图中十字所示隔离的“0”位置记录了“1”。当写该新图形时，形成和该位置左右相邻的槽将释放在如图中箭头所示新脊期望位置上预先存储的弹性应变。因此，不论先前存储在该区域中的槽/脊图形，总是可存储由单个“0”组成的、这里即长度为D/2的脊。图5b示出了长度为D的脊的相应情况，其对应本实施例中两个连续的“0’s”，这里的记录图形为11001。在左边形成的槽将填充距其右边距离为D/2即如图所示记录图形中第一个“0”位置的任何现有槽。相似地，在右边形成的槽将填充距其左边距离D/2即所示记录图形中第二个“0”位置的任何现有槽。周围槽的联合作用因此保证将形成长度为两个字符的新脊。注意，不能保证长度为三个或多个字符的脊，当然除非字符间隔s降低至D/2以下。但是一般地，如果促进直接覆盖能力，则在记录系统中应避免长度大于D的脊。

为保证直接覆盖，可通过组合以图3中虚线所示的编码器7、和相应的解码器8而在图3实施例中施加必要的编码。由编码器7施加至输入信号的编码与当前用于基于探针记录系统中的(1，7)代码的不同之处在于，将记录信号中连续“0’s”的最大数限制为二，但是“1’s”序列理论上不受限制。然而，为提高探测器中时序恢复循环的性能，在该情况下还执行和(d，k)代码中k-约束相似的连续“1’s”数上限，例如k＝7。满足上述两个约束的代码整体上与在磁记录中所采用的所谓MTR(j，k)代码类似，其中“0’s”和“1’s”互换。在本记录机制中，j＝2，k＝7。在IEEE Journalon Sel.Areas in Communications，vol.19，no.4，pp619-634，2001年4月的Cideciyan等人的“Maximum Transition Run Codes for GeneralizedPartial Response Channels”中描述了可用于编码器7中数据率R＝6/7的实用MTR(2，7)代码，可在解码器8中实施该编码机制的逆向过程，其相关内容在此引用作为参考。这是比(1，7)代码更简单的代码实施，因为其是简单解码器实施的块代码，所以。因为我们的字符间隔s保持为D/2，所以该机制的密度增加达到2＊6/7＝1.7143。和当前使用的d＝1代码相比，该实施例提供了可能增加28.6％的记录密度，同时提供直接覆盖功能。

本发明的实施例支持更高数据率的事实还可有利地应用可实现的用户数据率。特别是，数据率为6/7的代码转换为比固定通道数据率的(1，7)代码中相应数据率高28.6％的用户数据率。该通道数据率取决于模拟前端电路和读通道的复杂性，并可受所采用IC技术限制。

试验结果

试验验证了上面参考附图3和4描述的示例性记录机制，并将其和已知的d＝1记录机制比较。所有的试验以单个悬臂试验台中相同的单个探针/尖端进行。因为在所测试实施例中没有用户数据编码，而将d＝1编码应用于已知的机制，所以有效的线性记录密度不同。对于相同的字符间隔s，本实施例比d＝1系统的密度高50％。为在相同基础上比较两种机制，在不同的密度下进行多个记录试验。对每种记录方法和数据密度，记录并回读至少10,000个字符的数据组，20条每个有500个字符的磁道。本发明的实施例的字符间隔为30.8、20.5和15.4nm，而对d＝1方法则为20.5、15.4、12.8和10.3nm。这些数对应于从825到1650K比特/英寸的线密度。因为磁道间隔固定在41.0nm，相应的面密度在511到1022G比特/平方英寸。在所有情况下，将写电压设置为5.2V，静电压设置为9.0V，其均以6.0μs持续时间的脉冲施加，对D/2-和D/4-间隔脉冲，其持续时间分别为128μs和64μs。对平均回读信号以降低电子装置和介质噪声作用，用于写入的数据图形包括在每条磁道中重复的序列。

图6示出了一部分以利用本发明方法、字符间隔为20.5nm、线密度为1239K比特/英寸记录的十个连续磁道的图像。在图像中清晰可见隔离的凹痕以及长度变化的较长槽。另外，图7示出了通过图6中部的磁道的线扫描。在该附图中可更好理解写入槽的质量。伴随着实线所示出的模拟回读信号，图7以点和十字示出了分别对应存储数据图形中的“0’s”和“1’s”的回读信号采样。可以看出，充分隔离了“0’s”和“1’s”的幅度，这表示简单的阈值探测可再现下面的存储图形。为比较，图8示出了以已知的d＝1方法记录的部分数据磁道。该字符间隔为15.4nm，产生1100K比特/英寸的有效线密度。尽管该密度低于图7，但是可以看出“0’s”和“1’s”的幅度水平不如图7那么充分隔开。可清楚看到，以最小间隔2＊15.4＝30.8nm隔开的凹痕之间的部分擦除，这造成二进制阈值探测器输入的幅度容限变差。可以以探测器输入端的信号失真比(SDR)评估二进制阈值探测器的性能。这里将“0’s”和“1’s”平均幅度水平之间的不同作为信号，而认为这些平均值周围的偏差为失真。测量对已知的d＝1方法以及利用本发明的方法在不同记录线密度下的SDR。图9示出了结果。其验证了采用本发明的方法，以高50％的密度与已知方法相似地执行。

尽管在上述特殊存储设备1中采用了特殊的探针存储阵列，但是在利用本发明的其它基于探针的存储设备中当然可采用不同的探针机制。可对所描述的实施例进行许多其它变化和更改而不偏离本发明的范围。

Claims (19)

1.一种在基于探针的数据存储设备(1)中记录/再现数据的方法，其中施加写信号引起由所述设备(1)的探针在存储表面(5)上形成凹痕，该方法包括：

通过在所述存储表面(5)上的以凹痕间间隔w≤M隔开的各个探针位置施加一组写信号，在记录信号中记录第一值的n＞1个连续比特序列，以在所述存储表面(5)上形成跨过n个回读采样位置的凹槽，其中M为凹痕合并距离，所述第一值为1或0；以及

以对应于所述回读采样位置的时序对回读信号采样，所述回读信号与所述记录信号对应，其中所述回读采样位置的间隔s＜D，其中D为凹痕干扰阈值。

2.根据权利要求1的方法，包括通过在存储表面(5)上相应的回读采样位置施加单个写脉冲，而在记录信号中记录所述第一值的隔离比特。

3.根据权利要求1或权利要求2的方法，其中D/2≤s＜D。

4.根据权利要求1或2的方法，其中w＝M。

5.根据权利要求1的方法，其中w＝D/4和s＝D/2。

6.根据权利要求1的方法，包括通过对输入信号编码而产生记录信号，以限制记录信号中非所述第一值的连续比特的最大数，从而所述存储表面(5)中的相邻凹痕之间的任何脊的长度≤D。

7.根据权利要求5或权利要求6的方法，包括对输入信号编码，以将所述记录信号中的非所述第一值的连续比特的最大数限制为二。

8.根据权利要求1或2的方法，包括通过对输入信号编码而产生记录信号，以将所述记录信号中的所述第一值的连续比特的最大数限制为预定值。

9.根据权利要求1或2的方法，其中所述第一值的比特为具有值“1”的比特。

10.一种控制在基于探针的数据存储设备(1)中记录/再现数据的装置(6)，其中施加写信号引起由该设备(1)的探针在所述存储表面(5)上形成凹痕，该装置(6)适于：

通过在存储表面(5)上的以凹痕间间隔w≤M隔开的各个探针位置施加一组写信号，而在记录信号中记录第一值的n＞1个连续比特序列，以在所述记录表面(5)上形成跨过n个回读采样位置的槽，其中M为凹痕合并距离，所述第一值为1或0；以及

以对应于所述回读采样位置的时序控制对回读信号的采样，所述回读信号与所述记录信号对应，其中回读采样位置的间隔s＜D，其中D为凹痕干扰阈值。

11.根据权利要求10的装置，该装置(6)还适于通过在存储表面(5)上相应的回读采样位置施加单个写脉冲，而在所述记录信号中记录所述第一值的隔离比特。

12.根据权利要求10或11的装置，其中D/2≤s＜D。

13.根据权利要求10或11的装置，其中w＝M。

14.根据权利要求10的装置，其中w＝D/4和s＝D/2。

15.根据权利要求10的装置，所述装置(6，7，8)还适于通过对输入信号编码而产生记录信号，以限制所述记录信号中的非所述第一值的连续比特的最大数，从而所述存储表面(5)中的相邻凹痕之间的任何脊的长度≤D。

16.根据权利要求14或权利要求15的装置，其中对所述输入信号的编码将所述记录信号中的非所述第一值的连续比特的最大数限制为二。

17.根据权利要求10或11的装置，所述装置(6，7，8)还适于通过对所述输入信号编码而产生记录信号，以将所述记录信号中的所述第一值的连续比特的最大数限制为预定值。

18.根据权利要求10或11的装置，其中所述第一值的比特为具有值“1”的比特。

19.一种基于探针的数据存储设备(1)，包括：

存储表面(5)；

读/写机构(2)，其包括至少一个探针，所述探针可相对于存储表面(5)被移动以对所述表面(5)写入或从所述表面(5)读取，其中施加写信号引起所述探针在所述存储表面上形成凹痕；

控制器(6)，其控制所述读/写机构(2)，以通过在所述存储表面(5)上的以凹痕间间隔w≤M隔开的各个探针位置施加一组写信号，而在记录信号中记录第一值的n＞1个连续比特序列，以在所述记录表面(5)上形成跨过n个回读采样位置的槽，其中M为凹痕合并距离，所述第一值为1或0；以及

采样装置(4)，用于以对应于所述回读采样位置的时序对回读信号采样，所述回读信号与所述记录信号对应，其中所述回读采样位置的间隔s＜D，其中D为凹痕干扰阈值。

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