CN101484940B - 信息存储装置 - Google Patents

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Abstract

一种信息存储装置，包含衬底和置于该衬底上的形状记忆合金薄膜。该形状记忆合金薄膜可以接收、供应和存储数字信息。该衬底和该形状记忆合金薄膜之间纳米印刷有一个或多个热电膜块。该热电模块适于从形状记忆合金薄膜上选择性地擦除至少部分的数字信息。

Description

信息存储装置
技术领域
本公开一般涉及信息存储装置，尤其涉及具有热电模块的信息存储装置。
背景技术
形状记忆合金(SMA)已应用于各种用途，部分原因是因为它们能够承受可逆相变。已经表明，压印的SMA薄膜的热诱导马氏体相变允许其在纳米水平上几乎完全的压痕恢复。如果将这样的膜用作信息存储介质，在膜上擦除和重写信息通常会涉及到SMA的快速加热和冷却，因此，压痕的温度将高于和低于SMA的马氏体相变温度。但是，被动冷却将不太可能获得期望的温度响应。此外，这种冷却不会允许局部清除存储的信息。
同样地，需要提供一种高密度信息存储装置，其具有较快的局部加热和冷却能力。
发明内容
本发明通过提供一种具有较高存储密度和较快速重写能力的信息存储装置，而基本上解决了上文所述的问题和域缺点。该信息存储装置包括衬底和置于该衬底上的形状记忆合金薄膜。该形状记忆合金薄膜可以接收、供应和存储数字信息。在该衬底和该形状记忆合金薄膜之间纳米印刷有一个或多个热电模块。该热电模块适于从形状记忆合金薄膜上选择性地擦除至少部分的数字信息。
附图说明
通过参考以下详细描述和附图可以使本发明实施例的目的、特点以及优点更加明显，其中：
图1是信息存储装置的实施例的分解半示意透视图；
图2是流程图，描述了利用信息存储装置的实施例的方法的实施例。
具体实施方式
本发明的实施例将纳米压印、形状记忆合金薄膜和热电模块有利地组合在信息存储装置中。所相信的是，纳米压印、SMA薄膜和热电模块的组合允许高密度存储以及数据信息的快速擦除和重写能力。
现在参考图1，显示了信息存储装置10的实施例。装置10通常包括衬底12、设置于衬底12上的形状记忆合金(SMA)薄膜14以及衬底12与SMA薄膜14之间纳米印刷的一个或多个热电模块16。
可以理解的是，可以选择能够允许在其上纳米印刷有热电模块的任何合适的衬底12。在一个实施例中，衬底12是硅。
如所示，在衬底12上可以纳米印刷一个或多个热电模块16。可以理解的是，任何合适的纳米印刷工艺可以用来设置模块16。这样的工艺的一个非限制性例子包括电子束光刻。可以进一步理解的是，热电模块16可以以任意希望的图案和/或形状而纳米印刷在衬底12表面上。此外，热电模块16可以具有任何合适的厚度。
在一个实施例中，将热电模块16设置为薄膜模块。通常地，在衬底12上设置薄膜热电模块16，通常，模块16通常可以具有范围为大约十分之一微米到约10微米的厚度。
如下面将进一步详细描述的，热电模块16适于要么局部地要么整体地，而选择性擦除存储在SMA薄膜14中的数字信息。同样地，热电模块16可以使电引线18和20可操作连接到其上，使得电流可以供应至热电模块16。有利地，电流有助于擦除存储的信息。
在衬底12上设置形状记忆合金薄膜14，使其基本上接触衬底12和纳米压印于衬底12上的任何热电模块16。可以使用任何合适的形状记忆合金。在一个实施例中，SMA薄膜14包含铝基合金、铁基合金、铜基合金、镍基合金中及其混合物的至少一种。
任何合适的沉积技术可以用来设置SMA薄膜14。这样的沉积技术的非限制性例子包括物理气相沉积(物理气相沉积的非限制性例子包括溅射、脉冲激光沉积等等)、化学气相沉积、电化学沉积、无电镀沉积和/或它们的组合。
SMA薄膜14能够接收、供应和/或存储数字信息22。在一个实施例中，通过纳米压印装置24将数字信息22供应给SMA薄膜14。可以理解的是，纳米压印装置24也可以例如以映像模式用于从SMA薄膜14上的不同位置取回存储的数据。在一个非限制性例子中，SMA薄膜14具有范围为大约700Gbit/in2到大约900Gbit/in2的存储密度。
现在参考图2，描述了利用装置10的方法的实施例。通常地，该方法包括将信息22纳米压印SMA薄膜14中(如上文所描述的)，如参考数字26所示的，并且使一些或全部信息22从SMA薄膜14中擦除，如参考数字28所示。该方法可进一步包括将新信息重写到SMA薄膜14中，如参考数字30所示。
更具体地，通过选择性地将极性电流供应给纳米印刷在衬底12上的一个或多个热电模块16来完成从SMA薄膜14上擦除部分或全部信息22。该极性电流可以通过可操作连接的电引线18和20而传送到热电模块16。可以理解的是，在与接收预定极性的电流的热电模块16相邻近的SMA薄膜14的区域上擦除信息22。这样，信息22可以被局部地或整体地擦除，至少部分取决于哪个(哪些)热电模块16接收该极性电流。
可选择地，该方法可包括将新信息重写到SMA薄膜14中。可以通过首先选择性地将相反极性的电流供应给接收该极性电流的热电模块16来完成重写。可以通过可操作连接的电引线18和20将该相反极性的电流供应给热电模块16。这将基本上确保SMA薄膜14的局部温度被快速冷却到马氏体相变温度以下。然后可以使新的信息来纳米压印SMA薄膜14。
可以理解的是，热电模块16能够经受珀耳帖效应。在一个珀耳帖电路中，可在一个方向上应用极性电流，结果，电路的一面产生热而另一面吸收热。可以理解的是，切换电流的极性产生相反效应。热电模块16的加热和冷却较迅速地发生。可以理解的是，当热电模块16接收预定极性的电流时，结果，与热电模块16相邻近的SMA薄膜14被迅速地加热或冷却。同样地，可以以较快的速度在SMA薄膜14中完成擦除存储的信息22和重写新信息。在一个非限制性例子中，可在大约1微妙到大约900微妙范围的时间帧内来完成擦除和重写。通常，在发生重写时，在将SMA的温度冷却到马氏体相变温度以下之前，在周围环境中的被动冷却需要大约3分钟到5分钟。
该装置和方法的实施例包括下述优点，但不限于下述优点。纳米压印、SMA薄膜14和热电模块16的组合允许高密度存储以及数字信息22的快速擦除和重写能力。
尽管已经详细描述了几个具体实施例，但是，对上述实施例进行修改对本领域技术人员来说是很显然的。因此，前述描述应当被认为是示范性的而非限制性的。

Claims (20)

1.一种信息存储装置，包括：
衬底；
设置于衬底上的形状记忆合金薄膜，其中形状记忆合金薄膜适于以下三种操作中的至少一种操作：接收、供应和存储数字信息；
纳米印刷在衬底和形状记忆合金薄膜之间的至少一个热电模块，该至少一个热电模块适于从形状记忆合金薄膜上选择性地擦除至少部分的数字信息。
2.如权利要求1所述的装置，其中形状记忆合金薄膜通过纳米压印装置来接收数字信息。
3.如权利要求1所述的装置，其中该至少一个热电模块是薄膜热电模块。
4.如权利要求1所述的装置，其中该至少一个热电模块适于选择地接收一个极性的电流然后接收相反极性的电流。
5.如权利要求1所述的装置，其中该形状记忆合金薄膜包含铝基合金、铁基合金、铜基合金、镍基合金和它们的混合物中的至少一种。
6.如权利要求1所述的装置，其中形状记忆合金薄膜具有范围为700Gbit/in2到900Gbit/in2的存储密度。
7.一种从信息存储装置中擦除信息的方法，该信息存储装置具有在形状记忆合金薄膜中纳米压印的信息，该方法包括将极性电流供应给至少一个热电模块，该至少一个热电模块纳米印刷在衬底上并设置于衬底和形状记忆合金薄膜之间，其中该电流引起在与接收该电流的至少一个热电模块相邻近的形状记忆合金薄膜的区域上信息的擦除。
8.如权利要求7所述的方法，其中该信息存储装置包括多个热电模块，并且其中将该电流选择性地供应给多个热电模块中的至少一些。
9.如权利要求8所述的方法，其中将该电流供应给多个热电模块中的每一个，由此擦除存储在形状记忆合金薄膜中的所有信息。
10.如权利要求7所述的方法，其中当至少一个热电模块接收预定极性的电流时，该形状记忆合金薄膜被加热。
11.如权利要求7所述的方法，其中在擦除后，该方法进一步包括通过将相反极性的电流供应给该至少一个热电模块来将信息重写到形状记忆合金薄膜中，然后用新信息来纳米压印形状记忆合金薄膜。
12.如权利要求11所述的方法，其中当至少一个热电模块接收相反极性的电流时，该形状记忆合金薄膜被冷却。
13.如权利要求7所述的方法，其中通过从可操作连接到至少一个热电模块的电引线将电流传送给该至少一个热电模块来完成供应该电流。
14.一种利用具有至少一个热电模块的信息存储装置的方法，该热电模块纳米印刷在衬底和形状记忆合金薄膜之间，该方法包括：
将信息纳米压印到形状记忆合金薄膜中；并且
通过将极性电流供应给至少一个热电模块来引起与该至少一个热电模块相邻近的形状记忆合金薄膜的区域上至少部分信息的擦除。
15.如权利要求14所述的方法，进一步包括通过将相反极性电流供应给该至少一个热电模块来将新信息重写到形状记忆合金薄膜中，然后用新信息来纳米压印形状记忆合金薄膜。
16.如权利要求15所述的方法，其中通过从可操作连接到至少一个热电模块的电引线将电流传送给该至少一个热电模块来完成供应该极性电流和供应该相反极性的电流。
17.如权利要求15所述的方法，其中当该至少一个热电模块接收预定极性的电流时，加热与该至少一个热电模块相邻近的形状记忆合金薄膜的区域，并且，当该至少一个热电模块接收相反极性的电流时，冷却与该至少一个热电模块相邻近的形状记忆合金薄膜的区域。
18.如权利要求15所述的方法，其中信息存储装置包括多个热电模块，并且其中选择性地将该极性电流和该相反极性的电流中的至少一个供应给热电模块中的至少一些。
19.如权利要求14所述的方法，其中在引起擦除前，该方法进一步包括将电引线可操作连接到至少一个热电模块。
20.如权利要求15所述的方法，其中擦除和重写在1微秒到900微秒范围的时间帧内发生。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9635764B2 (en) * 2015-09-25 2017-04-25 Intel Corporation Integrated circuit and method that utilize a shape memory material
US9896763B2 (en) 2016-05-13 2018-02-20 GM Global Technology Operations LLC Particle reactor for atomic layer deposition (ALD) and chemical vapor deposition (CVD) processes

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6084849A (en) * 1996-05-20 2000-07-04 International Business Machines Corporation Shape memory alloy recording medium, storage devices based thereon, and method for using these storage devices
CN1645484A (zh) * 2003-12-19 2005-07-27 三星电子株式会社 磁记录介质

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0186911B1 (en) * 1984-12-28 1991-01-23 Kabushiki Kaisha Toshiba Reversible memory system
US5728240A (en) 1994-12-16 1998-03-17 Sharp Kabushiki Kaisha Positionally adjustable member and applications therefor
US6705868B1 (en) 1998-03-18 2004-03-16 Purdue Research Foundation Apparatus and methods for a shape memory spring actuator and display
US6092465A (en) 1998-03-03 2000-07-25 United Container Machinery, Inc. Method and apparatus for providing erasable relief images
GB9816799D0 (en) * 1998-08-03 1998-09-30 Anson Anthony W A means of writing,storing and retrieving binary information
US6773535B1 (en) 2003-03-03 2004-08-10 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Article and method for controlled debonding of elements using shape memory alloy actuators
US7563334B2 (en) * 2005-11-23 2009-07-21 Gm Global Technology Operations, Inc. Two-way shape memory surfaces

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6084849A (en) * 1996-05-20 2000-07-04 International Business Machines Corporation Shape memory alloy recording medium, storage devices based thereon, and method for using these storage devices
CN1645484A (zh) * 2003-12-19 2005-07-27 三星电子株式会社 磁记录介质

Also Published As

Publication number Publication date
US20070081444A1 (en) 2007-04-12
DE112006002693T5 (de) 2008-08-28
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US7443003B2 (en) 2008-10-28
CN101484940A (zh) 2009-07-15
WO2007047049A3 (en) 2009-04-09

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