DE3724617A1

DE3724617A1 - Aufzeichnungsmedium und verfahren zur durchfuehrung der aufzeichnung/wiedergabe unter verwendung des aufzeichnungsmediums

Info

Publication number: DE3724617A1
Application number: DE19873724617
Authority: DE
Inventors: Makoto Nagao; Goro Akashi
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1986-07-25
Filing date: 1987-07-24
Publication date: 1988-01-28
Also published as: US5348811A

Description

Die Erfindung betrifft ein neues Aufzeichnungsmedium sowie ein neues Aufzeichnungs/Wiedergabeverfahren für ein solches Aufzeichnungsmedium; sie betrifft insbe sondere ein Aufzeichnungsmedium für die Aufzeichnung in einer besonders hohen Dichte und ein Verfahren zur Auf zeichnung/Wiedergabe einer Information auf einem solchen Aufzeichnungsmedium mit hoher Aufzeichnungsdichte unter Verwenden eines Elektronenstrahls, eines Strahls aus geladenen Teilchen oder eines Strahls aus neutralen Teil chen in einem Vakuum.

Es sind bereits verschiedene Arten von Aufzeichnungsmedien für die Aufzeichnung in hoher Dichte und Verfahren zur Aufzeichnung/Wiedergabe einer Information auf den Auf zeichnungsmedien bekannt. Unter diesen bekannten Verfahren typische Verfahren sind Magnetaufzeichnungsverfahren und Lichtaufzeichnungsverfahren.

Im Falle der Aufzeichnung unter Ausnutzung des Magnetismus oder unter Verwendung von Licht beträgt die Bitdichte etwa 1,0 bis 0,5 µm, ausgedrückt durch die Aufzeichnungswel lenlänge. Bei der magnetischen Aufzeichnung beträgt, wie angenommen wird, die theoretisch kürzest mögliche Auf zeichnungswellenlänge etwa 100 Å, das ist die minimale Teilchengröße, in der ein ferromagnetisches Material vor liegen kann. Heutzutage beträgt die kürzest mögliche Auf zeichnungswellenlänge jedoch etwa 1 bis 0,7 µm im Hinblick auf die Beschränkung in bezug auf die Vorichtun gen, wie z. B. den für die Aufzeichnung/Wiedergabe ver wendeten Magnetkopf und dgl. Bei der Lichtaufzeichnung ist andererseits die Bitdichte beschränkt durch den Durch messer des für die Aufzeichnung/Wiedergabe verwendeten Lichtstrahls, so daß die minimale Aufzeichnungswellenlänge etwa 1 µm beträgt.

Auf verschiedenen technischen Anwendungsgebieten besteht daher ein großer Bedarf nach einem Verfahren zur Erzie lung einer höheren Bitdichte als bei den bekannten Ver fahren.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein neues Aufzeichnungsmedium mit ultrahoher Bitdichte sowie ein Aufzeichnungs/Wiedergabe-Verfahren für ein solches Medium zu schaffen, um die Aufzeichnung/Wiedergabe mit einer höheren Bitdichte als bei der konventionellen magnetischen/Licht- Aufzeichnung zu ermöglichen.

Um die obengenannten Probleme des Standes der Technik zu lösen, wird gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Aufzeichnungsmedium mit einer Mehrschichtenstruktur geschaffen, das mindestens zwei Arten von Atomschichten aufweist, die jeweils voneinander verschiedene Sekundärelek tronenemissionseigenschaften aufweisen, die alternierend auf einen Träger auflaminiert sind, wobei die oberste der Atomschichten durch Bestrahlung mit einem Aufzeichnungs strahl entfernt wird und die Elemente, die benachbarte Schichten der Atomschichten aufbauen, im wesentlichen keine Legierung miteinander bilden.

Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die vorliegende Erfin dung ein Aufzeichnungsmedium mit einer Mehrschichtenstruk tur, bei dem Atomschichten alternierend auf einen Träger auflaminiert sind, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die die Atomschichten aufbauenden Elemente so ausgewählt werden, daß die Elemente in benachbarten Schichten der Atomschichten eine Mischung aus den benachbarten Atomschichten bilden, die Sekundärelektronenemissionseigenschaften aufweisen, die verschieden sind von denjenigen der Atomschichten.

Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die vorliegende Erfin dung ein Verfahren zur Aufzeichnung/Wiedergabe einer Infor mation, das die folgenden Stufen umfaßt: Herstellung eines Aufzeichnungsmediums mit einer Mehrschichtenstruktur, in dem mindestens zwei Arten von Atomschichten mit jeweils voneinander verschiedenen Sekundärelektronenemissionseigen schaften alternierend auf einen Träger auflaminiert sind und die Elemente, die benachbarte Schichten der Atomschich ten aufbauen, im wesentlichen keine Legierung miteinander bilden; Überführen des Aufzeichnungsmediums in eine Vakuum atmosphäre, um so die oberste Schicht der Atomschichten zu entfernen durch Verwendung eines Aufzeichnungs- oder Lösch strahls, ausgewählt aus einem Elektronenstrahl, einem Strahl aus geladenen Teilchen und einem Strahl aus neutralen Teil chen, um die nächst-niedere andere Art einer Atomschicht frei zulegen (zu exponieren), um sie zu einer Oberfläche der Mehrschichtenstruktur zu machen, um dadurch die Aufzeichnung, Korrektur oder Löschung der Information durchzuführen; und Bestrahlung der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums mit der darauf aufgezeichneten Information mit einem Wieder gabestrahl, ausgewählt aus einem Elektronenstrahl, einem Strahl aus geladenen Teilchen und einem Strahl aus neutralen Teilchen, um zu bewirken, daß das Aufzeichnungsmedium aus seiner Oberfläche Sekundärelektronen emittiert, um dadurch die aufgezeichnete Information wiederzugeben durch Bestim men der Unterschiede in bezug auf die Sekundärelektronen emissionseigenschaften in Abhängigkeit von den Stellen, an denen die Sekundärelektronen emittiert werden.

Gemäß einem vierten Aspekt betrifft die vorliegende Erfin dung ein Verfahren zur Aufzeichnung/Wiedergabe einer Informa tion, das die folgenden Stufen umfaßt: Herstellung eines Auf zeichnungsmediums mit einer Mehrschichtenstruktur, in dem Atomschichten alternierend auf einen Träger auflaminiert sind; das Überführen des Aufzeichnungsmediums in eine Vakuumat mosphäre, um so eine Oberfläche des Aufzeichnungsmediums mit einem Aufzeichnungsstrahl, ausgewählt aus einem Elektronen strahl, einem Strahl aus geladenen Teilchen und einem Strahl aus neutralen Teilchen, zu bestrahlen zur Bildung einer Mischung zwischen den benachbarten Atomschichten mit Sekun därelektronenemissionseigenschaften, die von denjenigen der Atomschichten verschieden sind, um dadurch die Information aufzuzeichnen; Bestrahlung der Oberfläche des die darauf aufgezeichnete Information tragenden Aufzeichnungsmediums mit einem Wiedergabestrahl, ausgewählt aus einem Elektronen strahl, einem Strahl aus geladenen Teilchen und einem Strahl aus neutralen Teilchen, um so zu bewirken, daß das Auf zeichnungsmedium aus seiner Oberfläche Sekundärelektronen emittiert, um dadurch die aufgezeichnete Information wieder zugeben durch Bestimmung der Unterschiede in bezug auf die Sekundärelektronenemissionseigenschaften in Abhängigkeit von den Stellen, an denen die Sekundärelektronen emittiert werden.

Gemäß einem fünften Aspekt betrifft die vorliegende Erfin dung ein Verfahren zur Aufzeichnung/Wiedergabe einer Infor mation, das die folgenden Stufen umfaßt: Herstellung eines Aufzeichnungsmediums mit einer Mehrschichtenstruktur, bei dem Atomschichten alternierend auf einen Träger auflaminiert sind; Überführung des Aufzeichnungsmediums in eine Vakuum atmosphäre, um so eine Oberfläche des Aufzeichnungsmediums mit einem Aufzeichnungsstrahl, ausgewählt aus einem Elektronen strahl, einem Strahl aus geladenen Teilchen und einem Strahl aus neutralen Teilchen, zu bestrahlen zur Bildung einer Mischung zwischen den benachbarten Atomschichten, die Sekundärelektronenemissionseigenschaften hat, die von denjeni gen der Atomschichten verschieden sind, um dadurch eine Information aufzuzeichnen; Entfernung eines Abschnitts, in dem die Mischung gebildet worden ist, durch Plasmaätzung oder chemische Zerstäubung, um die Löschung einer Aufzeichnung zu bewirken; Bestrahlung der Oberfläche des die aufgezeichnete Information tragenden Aufzeichnungsmediums mit einem Wieder gabestrahl, ausgewählt aus einem Elektronenstrahl, einem Strahl aus geladenen Teilchen und einem Strahl aus neutralen Teilchen, um zu bewirken, daß das Aufzeichnungsmedium aus seiner Oberfläche Sekundärelektronen emittiert, um dadurch die aufgezeichnete Information wiederzugeben durch Bestimmung der Unterschiede in bezug auf die Sekundärelektronenemis sionseigenschaften in Abhängigkeit von den Stellen, an denen die Sekundärelektronen emittiert werden.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 erläutert eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmediums im Schnitt, bei der der Querschnitt (a) die Anordnung des Aufzeichnungsmediums zeigt, der Quer schnitt (b) den Zustand desselben bei der Aufzeichnung zeigt, der Querschnitt (c) den Zustand desselben beim Löschen eines aufgezeichneten Teils zeigt, der Querschnitt (d) den Zustand zeigt, bei dem die Aufzeichnung addiert ist, und der Querschnitt (e) den Zustand zeigt, bei dem die Aufzeichnung völlig gelöscht ist.

Die Fig. 2 erläutert eine Ausführungsform des erfindungsge mäßen Aufzeichnungsmediums im Schnitt, bei der der Quer schnitt (a) die Anordnung des Aufzeichnungsmediums zeigt, der Querschnitt (b) den Zustand desselben bei der Aufzeich nung zeigt, der Querschnitt (c) den Zustand desselben beim Löschen eines aufgezeichneten Abschnittes zeigt, der Quer schnitt (d) den Zustand, in dem die Aufzeichnung addiert ist, zeigt und der Querschnitt (e) den Zustand beim voll ständigen Löschen der Aufzeichnung zeigt.

Die Fig. 1 erläutert insbesondere eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmediums im Schnitt, wobei der Querschnitt (a) die Anordnung des Aufzeichnungsmediums, der Querschnitt (b) den Zustand desselben beim Aufzeichnen, der Querschnitt (c) den Zustand desselben beim Löschen eines aufgezeichneten Teils, der Querschnitt (d) den Zustand mit addierter Aufzeichnung und der Querschnitt (e) den Zustand beim vollständigen Löschen der Aufzeichnung zeigt.

Die Fig. 1a zeigt eine Ausführungsform des erfindungsge mäßen Aufzeichnungsmediums. Das Aufzeichnungsmedium hat eine Vierschichtenstruktur mit mindestens zwei Arten von Atomschichten mit voneinander verschiedenen Sekundäremissi onseigenschaften, d. h. einer ersten Art Atomschicht 2, einer zweiten Art Atomschicht 3, einer ersten Art Atom schicht 4 und einer zweiten Art Atomschicht 5, die al ternierend sich wiederholend auf einen Träger 1 auflaminiert sind, so daß die oberste Schicht durch Bestrahlung mit einem Aufzeichnungsstrahl entfernt wird, und bei dem jeweils zwei der Atomschichten, die benachbart zueinander angeordnet sind, im wesentlichen keine Legierung untereinander bilden.

Die Fig. 1b zeigt einen Querschnitt mit einem Abschnitt 6 a mit aufgezeichneter Information, der gebildet worden ist durch Entfernung eines Teils der zweiten Atomschicht 5, d. h. der obersten Schicht in der Oberfläche des Aufzeich nungsmediums, durch Einwirkenlassen eines Aufzeichnungsstrahls auf das Aufzeichnungsmedium. Die aufgezeichnete Information kann wiedergegeben werden durch Bestrahlung der Oberfläche des die aufgezeichnete Information tragenden Aufzeichnungs mediums mit einem Wiedergabestrahl, ausgewählt aus einem Elektronenstrahl, einem Strahl aus geladenen Teilchen und einem Strahl aus neutralen Teilchen, um dadurch den Unter schied in bezug auf die Emissionseigenschaften an dem Auf zeichnungsabschnitt 6 a zu bestimmen zwischen den von der obersten Schicht, d. h. der zweiten Atomschicht 5 emittierten Sekundärelektronen.

Die Fig. 1c erläutert den Zustand, in dem der Aufzeich nungsabschnitt 6 a in der Fig. 1b gelöscht ist. Der Auf zeichnungsabschnitt 6 a wird mit einem Auslöschungsstrahl bestrahlt, um dadurch die erste Atomschicht 4 zu entfernen und einen gelöschten Abschnitt 7 zu erzeugen, so daß die zweite Atomschicht 3 an der Oberfläche des gelöschten Abschnittes 7 erscheint. Dementsprechend tritt der Unter schied in bezug auf die Emissionseigenschaften zwischen den von der zweiten Atomschicht 3 emittierten Sekundär elektronen und den von der obersten zweiten Atomschicht 5 emittierten Sekundärelektronen bei der Wiedergabe nicht auf, wodurch die partielle Löschung vervollständigt wird.

Die Fig. 1d erläutert den Zustand, bei dem ein anderer Auf zeichnungsabschnitt 6 b dem Aufzeichnungsabschnitt 6 a auf die gleiche Weise wie in Fig. 1b addiert worden ist.

Die Fig. 1e erläutert den Zustand, bei dem die zweite Atomschicht 5 vollständig entfernt worden ist durch Ver wendung eines Auslöschungsstrahls, um so die Aufzeichnungs abschnitte 6 a und 6 b vollständig auszulöschen, um dadurch eine neue Aufzeichnungsoberfläche zu schaffen. Die oberste Schicht wird somit durch die erste Atomschicht 4 gebildet.

Die Fig. 2 erläutert eine zweite Ausführungsform des er findungsgemäßen Aufzeichnungsmediums im Schnitt, bei der der Querschnitt a die Anordnung des Aufzeichnungsmediums, der Querschnitt b den Zustand desselben bei der Aufzeichnung, der Querschnitt c den Zustand desselben beim Auslöschen eines Aufzeichnungsabschnittes, der Querschnitt d den Zu stand, bei dem eine Aufzeichnung addiert ist, und der Querschnitt e den Zustand der vollständigen Löschung der Aufzeichnung zeigen.

Die Fig. 2a zeigt eine zweite Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Aufzeichnungsmediums. Das Aufzeichnungsmedium hat eine Vierschichtenstruktur aus Atomschichten, d. h. einer ersten Art von Atomschicht 12, einer zweiten Art von Atomschicht 13, einer ersten Art von Atomschicht 14, einer zweiten Art von Atomschicht 15, die alternierend sich wiederholend auf einen Träger 11 auflaminiert sind in der Weise, daß die zueinander benachbarten Atomschichten eine Mischung dazwischen bilden.

Die Fig. 2b zeigt einen Querschnitt eines Informationsauf zeichnungsabschnittes 16 a, der gebildet worden ist, indem man dafür sorgt, daß die zweite Atomschicht 15 teilweise eine Mischung mit der direkt unter der zweiten Atomschicht 15 liegenden ersten Atomschicht 14 bildet durch Bestrahlen eines Teils der zweiten Atomschicht 15, d. h. die oberste Schicht ist die Oberfläche des Aufzeichnungsmediums, mit einem Aufzeichnungsstrahl. Die aufgezeichnete Information kann wiedergegeben werden durch Bestrahlen der Oberfläche des die darauf aufgezeichnete Information tragenden Auf zeichnungsmediums mit einem Wiedergabestrahl, der ausge wählt wird aus einem Elektronenstrahl, einem Strahl aus geladenen Teilchen und einem Strahl aus neutralen Teilchen, um dadurch den Unterschied in bezug auf die Emissionsei genschaften zwischen den von dem Mischungsabschnitt des Aufzeichnungsabschnittes 16 a emittierten Sekundärelektronen und den von der obersten Schicht, d. h. der zweiten Atom schicht 15 emittierten Sekundärelektronen zu bestimmen.

Die Fig. 2c erläutert den Zustand, in dem der aufgezeichnete Abschnitt 16 a in der Fig. 2b ausgelöscht ist. Der Aufzeich nungsabschnitt 6 a wird mit einem Auslöschungsstrahl be strahlt, um dadurch die zweite Atomschicht 15 und die erste Atomschicht 14 zu entfernen unter Bildung eines gelöschten Abschnitts 17, so daß die zweite Atomschicht 13 an der Oberfläche des gelöschten Abschnittes 17 erscheint. Der Unterschied in bezug auf die Emissionseigenschaften zwischen den von der zweiten Atomschicht 13 emittierten Sekundär elektronen und der obersten zweiten Atomschicht 15 erscheint daher bei der Wiedergabe nicht, wodurch die partielle Lö schung vervollständigt wird.

Die Fig. 2d erläutert den Zustand, bei dem ein weiterer Aufzeichnungsabschnitt 16 b dem Aufzeichnungsabschnitt 16 a auf die gleiche Weise wie in Fig. 2b addiert worden ist.

Die Fig. 2e erläutert den Zustand, bei dem die zweite Atomschicht 15 und die erste Atomschicht 14 vollständig entfernt worden sind durch Verwendung eines Auslöschungs strahles, um so die Aufzeichnungsabschnitte 16 a und 16 b vollständig auszulöschen, um dadurch eine neue Aufzeich nungsoberfläche zu schaffen. Die oberste Schicht wird somit durch die zweite Atomschicht 13 gebildet.

Vorstehend wurde die Erfindung zusammengefaßt. Nachstehend werden verschiedene Aufbauelemente der vorliegenden Erfin dung näher erläutert.

Als Träger wird erfindungsgemäß vorzugsweise ein Material verwendet, das bei der Verwendung im Vakuum kein schädli ches Gas abgibt. Es kann ein Metall mit einer glatten Ober fläche und ein Oxid des Metalls, Glas, ein Kunststoffilm und dgl. verwendet werden. Die Form kann die einer Platte oder eines dünnen Films sein.

Erfindungsgemäß können die Sekundärelektronenemissionseigen schaften beispielsweise sein ein Sekundärelektronenemissi onswirkungsgrad, ein Sekundärelektronenenergiespektrum oder dgl. Der hier verwendete Ausdruck "Sekundärelektronen" ist ein allgemeiner Ausdruck für Elektronen, die von einem Objekt emittiert werden, wenn das Objekt mit einem Wiederga bestrahl, ausgewählt aus einem Elektronenstrahl, einem Strahl von geladenen Teilchen und einem Strahl von neutralen Teilchen bestrahlt wird, und die Sekundärelektronen umfas sen Auger-Elektronen.

Zum Ablesen bei der Wiedergabe der aufgezeichneten Informa tion ist es im Hinblick auf die Intensität des Output be vorzugt, ein System zu verwenden, bei dem der Sekundärelek tronenemissionswirkungsgrad nachgewiesen wird, während vom Standpunkt aus betrachtet, daß der Nachweis durch die Unebenheit der Oberfläche eines Feststoffes nicht beeinflußt wird, es bevorzugt ist, ein System zu verwenden, bei dem das Energiespektrum bestimmt wird.

Die erfindungsgemäßen Atomschichten werden durch ein Vakuum abscheidungsverfahren oder ein Zerstäubungsverfahren gebil det.

Jede der alternierend auflaminierten mindestens zwei Arten von Atomschichten mit unterschiedlichen Sekundärelektronen emissionseigenschaften gemäß der vorliegenden Erfindung kann aus einer einzigen Art von Elementen oder mehr als einer Art von Elementen bestehen.

Der hier verwendete Ausdruck "mindestens zwei Arten von Atomschichten" gemäß der vorliegenden Erfindung bedeutet, daß zwei Arten von Atomschichten am häufigsten angewendet werden, daß aber auch Atomschichten aus drei Arten oder mehr verwendet werden können, falls erforderlich.

Bei der ersten Ausführungsform der Erfindung bestehen die zwei Arten von Atomschichten mit unterschiedlichen Sekun därelektronenemissionseigenschaften vorzugsweise aus einer ersten Art von Atomschichten mit einem hohen Sekundärelek tronenemissionswirkungsgrad und einer zweiten Art von Atom schichten mit einem niedrigen Sekundärelektronenemissions wirkungsgrad.

Als bevorzugte Atomschichten mit einem hohen Sekundär elektronenemissionswirkungsgrad sind die folgenden bekannt:
Ag-Mg, Cs-Te, Sb-Cs, Cu-Be, Ga-As-Cs, Ga-As-P, Ga-P, Cs, Na, Li, Ca, Ag-O-Cs und dgl.

Als bevorzugte Atomschichten mit einem niedrigen Sekundär elektronenemissionswirkungsgrad sind die folgenden bekannt:
As, Ag, Al, Au, Be, Bi, C, Cd, Co, Cr, Cu, Ga, Ge, Mo, Ni, Pt, Re, Sb, S, Se, Ti, Ta, Te, V, W, Zn, Zr, Ir, Bi-Te, Na-Cl und dgl.

Als oberste Schicht kann in der erfindungsgemäßen Mehr schichtenstruktur irgendeine der Atomschichten mit einem niedrigen Sekundärelektronenemissionswirkungsgrad oder mit einem hohen Sekundärelektronenemissionswirkungsgrad ausge wählt werden entsprechend dem Verwendungszweck.

Wenn ein Energiespektrum wie vorstehend beschrieben bestimmt (nachgewiesen) wird, sind Schichten mit einer amorphen Struk tur erwünscht zur Verminderung der Geräusche (des Rauschens), die in einem Teilchenfeld bei der Wiedergabe erzeugt werden.

Als amorphe Strukturen sind bekannt:
Si, Ge, Ga-Sb, Ga-P, Ga-As, In-Sb, Cd-Ge-P, Cd-Ge-As, Zn- Sn-As, In-Se, Ga-Se, In-Te, Ga-Te, In-Se, N-Si, C, As, Sb, (As, Sb, Si)-(S, Se, Te), Se, Te, B,
ionisch gebundenes Glasoxid (Fe₂O₃-Al₂O₃-SiO₂),
amorpher Molekül-Halbleiter (Si-O, Al-O, Si-N, B-N, . . .) Be, Bi, Co, Cr, Fe, Ga, Mn, Nb, Ni, Pd, Sb, Se, Te, Ti, V, Y, Ag-Cu, Ag-Ni, Au-Co, Au-Cn, Au-Fe, B-(Co, Fe, Ni), B- Fe, B-Co-Fe, Bi-Mg, Bi-Pb, Cu-Sn, Fe-Ge, Fe-Ni, Fe-Si, Ni- P,
Übergangsmetalle der Seltenen Erden (Gd-Fe, Gd-Fe-Co . . .) Fe-P-C-, Co-P, Ge-S, Ge-Se, Ge-As-Te und dgl.

Die amorphe Struktur ist nicht auf die vorstehend aufge zählten beschränkt, sondern es können auch andere Struk turen angewendet werden, so lange die Struktur amorphe Eigenschaften besitzt. Durch alternierendes Aufeinander laminieren von Atomschichten, die bestehen aus den vor stehend angegebenen Komponenten von zwei oder mehr Arten, kann die erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Auf zeichnungsmaterials erhalten werden.

Bei der ersten Ausführungsform der Erfindung ist die Anzahl der Schichten, welche die Mehrschichtenstruktur aufbauen, in der mindestens zwei Arten von Atomschichten mit unter schiedlichen Sekundärelektronenemissionseigenschaften al ternierend aufeinanderlaminiert sind, nicht immer be schränkt auf vier, sondern es können auch mehr als vier Schichten vorzugsweise aufeinanderlaminiert werden für Verwendungszwecke, bei denen ein häufiges Aufzeichnen und Auslöschen durchgeführt werden soll.

Die Dicke jeder der erfindungsgemäßen Atomschichten wird vorzugsweise so ausgewählt, daß sie 10 bis 100 Å beträgt, weil dann, wenn jede Schicht zu dünn ist, Sekundärelektronen von der unter der Oberflächenschicht liegenden nächsten Schicht emittiert werden können, so daß das S/N-Verhältnis unzureichend wird, während dann, wenn jede Schicht zu dick ist, zu viel Zeit erforderlich ist für die Entfernung eines erforderlichen Abschnittes der Schicht beim Aufzeich nen oder beim Löschen.

Bei der ersten Ausführungsform der Erfindung ist es erfor derlich, die Atomschichten so anzuordnen, daß die oberste Schicht durch einen Aufzeichnungsstrahl entfernt werden kann, und die Schichten werden so miteinander kombiniert, daß die zueinander benachbarten Schichten im wesentlichen nicht miteinander eine Legierung bilden.

Die am meisten bevorzugte Kombination aus den vorstehend beschriebenen Zusammensetzungen ist die, die besteht aus Schichten aus mindestens einem der Elemente C, Co, Ni, Mo, Ti, Ta, W und Al als Atomschichten mit einem niedrigen Sekundärelektronenemissionswirkungsgrad und aus Schichten, bestehend aus mindestens einer der Kombinationen Ag-Mg, Cs-Te, Sb-Cs, Cu-Be, Ga-As-P als Atomschichten mit einem hohen Sekundärelektronenemissionswirkungsgrad.

Die Elemente der geladenen Teilchen oder neutralen Teilchen, die für die Erzeugung eines Aufzeichnungs- oder Auslö schungsstrahls gemäß der ersten Ausführungsform der Er findung verwendet werden sollen, sind bei Normaltemperatur gasförmig. So enthalten die Elemente Ar, N, O, Cl und F oder mindestens eines davon.

Der Elektronenstrahl, der Strahl aus geladenen Teilchen oder der Strahl aus neutralen Teilchen, der als Aufzeichnungs/ Auslöschungsstrahl bei der ersten Ausführungsform der Erfin dung verwendet wird, muß eine Energie aufweisen, die hoch genug ist, um die oberste Schicht des Aufzeichnungsmediums zu entfernen.

Außerdem ist es bei der zweiten Ausführungsform der Erfin dung erforderlich, daß die Schichtstruktur in der Weise gebildet wird, daß jeweils zwei der zueinander benachbarten Atomschichten eine Schicht bilden können, die eine Mischung enthält mit Sekundärelektronenemissionseigenschaften, die von denjenigen einer Schicht, bestehend aus einer einzigen Art von Elementeinheiten, verschieden ist, aufgrund der Mi schungsbildung zwischen den jeweiligen Elementen, die in den aneinandergrenzenden Atomschichten enthalten sind.

Als bevorzugte Mischungen mit einem hohen Sekundärelektronen emissionswirkungsgrad sind die folgenden bekannt:
Ag-Mg, Cs-Te, Sb-Cs, Cu-Be, Ga-As-Cs, Ga-As-P, Ga-O, Ag-O- Cs und dgl.

Als bevorzugte Mischungen mit einem niedrigen Sekundärelek tronenemissionswirkungsgrad sind Bi-Te, Na-Cl und dgl. bekannt. Es ist daher bevorzugt, dafür zu sorgen, daß die jeweiligen benachbarten Atomschichten aus einer oder beiden Arten der Komponenten der vorstehend angegebenen Mischungen bestehen, so daß die Mischungen durch Bestrahlung mit einem Aufzeichnungsstrahl gebildet werden.

Wenn das Energiespektrum der Sekundärelektronen nachgewiesen (gemessen) wird, ist es bevorzugt, daß die herzustellende Mischung eine amorphe Struktur hat, um die in einem Teilchen feld bei der Wiedergabe erzeugten Geräusche (Rauschen) zu vermindern. Bekannte amorphe Strukturen sind folgende:
Ga-Sb, Ga-P, Ga-As, In-Sb, Cd-Ge-P, Cd-Ge-As, Zn-Sn-As, In-Se, Ga-Se, In-Te, Ga-Te, In-S, N-Si, (As, Sb, Si)-(S, Se, Te),
ionisch gebundenes Glasoxid (Fe₂O₃-Al₂O₃-SiO₂)
amorpher Molekül-Halbleiter (Si-O, Al-O, Si-N, B-N . . .), Ag-Cu, Ag-Ni, Au-Co, Au-Cn, Au-Fe, B-(Co, Fe, Ni), B-F, B- Co-Fe, Bi-Mg, Bi-Pb, Cu-Sn, Fe-Ge, Fe-Ni, Fe-Si, Ni-P,
Übergangsmetalle der Seltenen Erden (Gd-Fe, Gd-Fe-Co . . .), Fe-P-C, Co-P, Ge-S, Ge-Se, Ge-As-Te und dgl.

Die amorphe Struktur ist nicht auf die vorstehend aufge zählten beschränkt, sondern es können auch beliebige andere Strukturen angewendet werden, so lange die Struktur amorph ist. Vorzugsweise werden benachbarte Atomschichten gebildet aus einer Art oder mehr Arten von Komponentenelementen, welche die vorstehend aufgezählten amorphen Legierungen bilden.

Bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung ist die Anzahl der Schichten, welche die Atomschichten-Mehrschichtenstruktur aufbauen, die alternierend aufeinanderlaminiert werden, nicht immer auf vier Schichten beschränkt, sondern es können vorzugsweise auch mehr als vier Schichten aufeinanderlaminiert werden für Verwendungszwecke, bei denen ein häufiges Auf zeichnen und Auslöschen durchgeführt werden sollen.

Die Dicke jeder der erfindungsgemäßen Atomschichten wird vorzugsweise so ausgewählt, daß sie 10 bis 100 Å beträgt, weil dann, wenn jede Schicht zu dünn ist, Sekundärelektronen aus der Schicht, die unterhalb der Oberflächenschicht liegt, emittiert werden können, so daß das S/N-Verhältnis unzu reichend wird, während dann, wenn jede Schicht zu dick ist, zu viel Zeit erforderlich ist für die Entfernung eines erforderlichen Abschnittes der Schicht beim Aufzeichnen oder beim Auslöschen.

Vorzugsweise werden die Atomschichten in der Weise ausgewählt, daß dann, wenn eine Mischung zwischen einer oberen und einer unteren Atomschicht gebildet wird, der Unterschied in bezug auf den Elektronenemissionswirkungsgrad zwischen der Atom schicht, bestehend aus den Elementen, und der Atomschicht, be stehend aus Legierungen, groß ist. Die am meisten bevorzugte Auswahl der die Atomschichten aufbauenden Elemente ist so, daß dann, wenn eine Mischung zwischen benachbarten Atom schichten gebildet wird, die Zusammensetzung der Mischung wie folgt wird:
Ag-Mg, Cs-Te, Sb-Cs, Cu-Be oder Ga-As-P.

Die Elemente der geladenen Teilchen oder neutralen Teilchen für die Erzeugung eines Aufzeichnungsstrahls, der bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung verwendet werden soll, sind bei Normaltemperatur gasförmig und inert. Die Elemente enthalten beispielsweise Ar oder N.

Der bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung zu verwen dende Aufzeichnungsstrahl wird ausgewählt aus einem Elektronen strahl, einem Strahl aus geladenen Teilchen und einem Strahl aus neutralen Teilchen und er muß eine Energie haben, die hoch genug ist, um zu bewirken, daß ein Teil der obersten Atomschicht des Aufzeichnungsmediums und der direkt unter dieser Schicht liegenden unteren Atomschicht miteinander eine Mischung bilden.

Bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung wird eine Auf zeichnungslöschung durchgeführt durch Plasmaätzung oder chemische Zerstäubung, so daß eine Mischung zwischen den oberen und unteren benachbarten Atomschichten nicht auftritt. Der hier verwendete Ausdruck "chemische Zerstäubung" steht für eine Zerstäubung, die begleitet ist von einer Reaktion zwischen einem Entladungsgas und einem Target.

Bei den Elementen aus geladenen Teilchen oder neutralen Teilchen für die Erzeugung eines Auslöschungsstrahls, wie er gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung verwendet werden soll, handelt es sich vorzugsweise um solche, die Cl, C, O, S, F, H, Ar, N und dgl. enthalten, wie z. B. CF(+O₂, H₂), CCl₄, und dgl. Zur Durchführung der Aufzeichnungs löschung unter der Bedingung, daß eine Legierungsbildung zwischen den oberen und unteren benachbarten Atomschichten nicht auftritt, ist es bevorzugt, das Aufzeichnungsmedium mit einem Strahl zu bestrahlen, während das Aufzeichnungs medium gekühlt wird.

Erfindungsgemäß kann der Strahl aus den neutralen Teilchen oder der Strahl aus den geladenen Teilchen, der auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums fokussiert werden soll, bis herunter auf etwa 300 Å oder weniger abgeblendet werden. Es kann daher eine Aufzeichnung in einer hohen Bitdichte von etwa 10¹⁰ Bit/cm² durchgeführt werden.

Die Höhe der Energie eines Wiedergabestrahls, ausgewählt aus einem Elektronenstrahl, einem Strahl aus geladenen Teilchen oder einem Strahl aus neutralen Teilchen, wird erfindungsge mäß auf einen solchen Wert eingestellt, daß der Strahl be wirken kann, daß die Oberfläche der Atomschicht Sekundärelek tronen emittiert, ohne die Oberfläche von dem Aufzeichnungs medium zu entfernen. Der Strahl kann bei der Verwendung bis auf einen dünnen Durchmesser abgeblendet werden ähnlich einem Aufzeichnungs/Auslöschungs-Strahl.

Ein Elektronenstrahl ist am meisten bevorzugt im Hinblick auf die Kontrollierbarkeit sowie die Leichtigkeit des Ab blendens des Strahls.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläu tert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.

Beispiel 1

Eine Atomschicht aus Sb-Cs als erste Atomschicht und eine Atomschicht aus Mo als zweite Atomschicht mit einer Dicke von jeweils 100 Å wurden alternierend abwechselnd auf einer Träger-Ni-Platte gebildet unter Anwendung einer Zerstäubungs methode mit gegenüberliegendem Target, um dadurch ein Auf zeichnungsmedium aus insgesamt vier Schichten durch die beiden ersten und die beiden zweiten Atomschichten herzu stellen.

Während des Aufzeichnungsmedium gekühlt wurde, wurden Ar⁺- Ionen zu einem Strahl mit einem Durchmesser von 500 Å gebün delt, um so das Aufzeichnungsmedium punktartig zu bestrahlen, so daß der bestrahlte Abschnitt der Ni-Schicht, welche die oberste zweite Atomschicht war, entfernt wurde, um dadurch eine Information in diesem Abschnitt aufzuzeichnen.

Bei der Betrachtung der Filmoberfläche durch Abtasten mit einem Elektronenstrahl in einem elektrischen Beschleunigungs feld von 25 KV unter Verwendung eines Elektronenmikroskops vom elektrischen Feld-Strahlungsabtast-Typ wurde ein helles Bild in Form eines Punktes mit einem Durchmesser von etwa 500 Å abgelesen.

Beispiel 2

Eine Atomschicht aus Be als erste Atomschicht und eine Atomschicht aus Cu als zweite Atomschicht mit einer Dicke von jeweils 100 Å wurden alternierend sich wiederholend auf einem Träger aus einer Cu-Platte, die in einem Vakuum gekühlt wurde, unter Anwendung eines Magnetron-Zerstäubungs verfahrens gebildet, um dadurch ein Aufzeichnungsmedium aus insgesamt vier Schichten aus den beiden ersten und den beiden zweiten Atomschichten herzustellen.

Während das Aufzeichnungsmedium gekühlt wurde, wurden Ar⁺- Ionen zu einem Strahl mit einem Durchmesser von 500 Å gebün delt, um so das Aufzeichnungsmedium punktartig zu bestrahlen, so daß eine Mischungsschicht aus Cu-Be gebildet wurde zur Erzielung einer Aufzeichnung zwischen der obersten zweiten Atomschicht aus Cu und der unteren ersten Atomschicht aus Be, die unter der ersteren lag.

Beim Betrachten der Filmoberfläche durch Abtasten mit einem Elektronenstrahl in einem elektrischen Beschleunigungsfeld von 25 KV unter Verwendung eines Elektronenmikroskops vom elektrischen Feld-Strahlungs-Abtast-Typ wurde ein helles Bild in Form eines Punktes mit einem Durchmesser von etwa 500 Å abgelesen.

Wie vorstehend beschrieben, kann mit den Aufzeichnungsmedien und mit den Aufzeichnungs/Wiedergabe-Verfahren unter Ver wendung der Aufzeichnungsmedien gemäß der vorliegenden Er findung die Aufzeichnung/Wiedergabe einer Information erhal ten werden, wobei die Aufzeichnung, die Addition, die Korrek tur und die Löschung der Information in beliebiger Weise durchgeführt werden können in einer wesentlich höheren Dichte als gemäß Stand der Technik.

Die Erfindung wurde zwar vorstehend unter Bezugnahme auf spezifische bevorzugte Ausführungsformen näher erläutert, es ist jedoch für den Fachmann selbstverständlich, daß sie darauf keineswegs beschränkt ist, sondern daß diese in viel facher Hinsicht abgeändert und modifiziert werden können, ohne daß dadurch der Rahmen der vorliegenden Erfindung ver lassen wird.

Claims

1. Aufzeichnungsmedium mit Mehrschichtenstruktur, gekennzeichnet durch einen Träger und mindestens zwei Arten von Atomschichten, die jeweils Sekundärelektronenemissionseigenschaften aufweisen, die voneinander verschieden sind und die alternierend auf den Träger auflaminiert sind.

2. Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Atomschichten so angeordnet sind, daß die oberste der Atomschichten durch Bestrahlung mit einem Aufzeichnungsstrahl entfernbar ist und daß die Elemente, welche die Nachbarschichten zu den Atomschichten aufbauen, im we sentlichen keine Legierung miteinander bilden.

3. Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Sekundärelektronenemissionseigenschaften umfassen den Sekundärelektronenemissionswirkungsgrad und/ oder das Sekundärelektronenenergiespektrum.

4. Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Aufzeichnungsstrahl handelt um einen Strahl, der ausgewählt wird aus einem Elektronenstrahl, einem Strahl aus geladenen Teilchen und einem Strahl aus neutralen Teilchen.

5. Aufzeichnungsmedium nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger enthält oder besteht aus einem Material, das ausgewählt wird aus einem Metall mit einer glatten Oberfläche, einem Oxid des Metalls, Glas und einem Kunststoffilm.

6. Aufzeichnungsmedium mit Mehrschichtenstruktur, gekenn zeichnet durch einen Träger und mindestens zwei Arten von Atomschichten, die alternierend auf den Träger auflaminiert sind, wobei die Elemente, welche die Atomschichten aufbauen, so ausgewählt werden, daß die Elemente in benachbart zu einander angeordneten Atomschichten beim Bestrahlen mit einem Aufzeichnungsstrahl miteinander reagieren unter Bil dung einer Mischung mit Sekundärelektronenemissionseigen schaften, die von denjenigen der Atomschichten verschieden sind.

7. Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, daß die Sekundärelektronenemissionseigenschaften umfassen einen Sekundärelektronenemissionswirkungsgrad und/oder ein Sekundärelektronenenergiespektrum.

8. Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Aufzeichnungsstrahl handelt um einen Strahl, der ausgewählt wird aus einem Elektronenstrahl, einem Strahl aus geladenen Teilchen und einem Strahl aus neutralen Teilchen.

9. Aufzeichnungsmedium nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger enthält oder be steht aus einem Material, das ausgewählt wird aus einem Metall mit einer glatten Oberfläche, einem Oxid des Metalls, Glas und einem Kunststoffilm.

10. Verfahren zur Aufzeichnung/Wiedergabe einer Informa tion, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Stufen umfaßt:
Herstellung eines Aufzeichnungsmediums mit einer Mehr schichtenstruktur, bei dem mindestens zwei Arten von Atomschichten, die jeweils voneinander verschiedene Sekun därelektronenemissionseigenschaften aufweisen, alternie rend auf einen Träger auflaminiert sind und Elemente, die zueinander benachbarte Schichten der Atomschichten auf bauen, im wesentlichen keine Legierung miteinander bilden,
Überführen des Aufzeichnungsmediums in eine Vakuumat mosphäre;
Entfernen der obersten der Atomschichten durch Verwendung eines Aufzeichnungs- oder Auslöschungsstrahls, ausgewählt aus einem Elektronenstrahl, einem Strahl aus geladenen Teilchen und einem Strahl aus neutralen Teilchen, um die nächst-niedere, davon verschiedene Art von Atomschicht zu exponieren (freizulegen), um dadurch die Information aufzuzeichnen, zu korrigieren und zu löschen; und
Bestrahlen der Oberfäche des Aufzeichnungsmediums mit der darauf aufgezeichneten Information mit einem Wiedergabe strahl, ausgewählt aus einem Elektronenstrahl, einem Strahl aus geladenen Teilchen und einem Strahl aus neutralen Teilchen, um zu bewirken, daß das Aufzeichnungsmedium Sekundärelektronen aus seiner Oberfläche emittiert, um dadurch die aufgezeichnete Information wiederzugeben durch Ablesen der Unterschiede in bezug auf die Sekundärelek tronenemissionseigenschaften in Abhängigkeit von den Stellen, an denen die Sekundärelektronen emittiert werden.

11. Verfahren zur Aufzeichnung/Wiedergabe einer Informa tion, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Stufen umfaßt:
Herstellung eines Aufzeichnungsmediums mit einer Mehr schichtenstruktur, in der Atomschichten alternierend auf einen Träger auflaminiert sind;
Überführen des Aufzeichnungsmediums in eine Vakuumat mosphäre;
Bestrahlen einer Oberfläche des Aufzeichnungsmediums mit einem Aufzeichnungsstrahl, ausgewählt aus einem Elektronen strahl, einem Strahl aus geladenen Teilchen und einem Strahl aus neutralen Teilchen, um die Elemente in der Oberflächenschicht mit den Elementen in der nächst-niederen Schicht miteinander umzusetzen unter Bildung einer Mi schung mit Sekundärelektronenemissionseigenschaften, die von denjenigen der Atomschichten verschieden sind, um dadurch die Information aufzuzeichnen; und
Bestrahlen der Oberfläche des die darauf aufgezeichnete Information tragenden Aufzeichnungsmediums mit einem Wieder gabestrahl, ausgewählt aus einem Elektronenstrahl, einem Strahl aus geladenen Teilchen und einem Strahl aus neu tralen Teilchen, um zu bewirken, daß das Aufzeichnungsme dium aus seiner Oberfläche Sekundärelektronen emittiert, um die aufgezeichnete Information wiederzugeben durch Bestimmen der Unterschiede in bezug auf die Sekundär elektronenemissionseigenschaften in Abhängigkeit von den Stellen, an denen die Sekundärelektronen emittiert werden.

12. Verfahren zur Aufzeichnung/Wiedergabe einer Informa tion, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Stufen umfaßt:
Herstellung eines Aufzeichnungsmediums mit einer Mehr schichtenstruktur, in der Atomschichten alternierend auf einen Träger auflaminiert sind;
Überführen des Aufzeichnungsmediums in eine Vakuumatmos phäre;
Bestrahlen einer Oberfläche des Aufzeichnungsmediums mit einem Aufzeichnungsstrahl, ausgewählt aus einem Elektronen strahl, einem Strahl aus geladenen Teilchen und einem Strahl aus neutralen Teilchen, um die Elemente in der Oberflächenschicht mit den Elementen in der nächst-niederen Schicht miteinander umzusetzen unter Bildung einer Mischung mit Sekundärelektronenemissionseigenschaften, die von denjenigen der Atomschicht verschieden sind, um dadurch die Information aufzuzeichnen;
Entfernen eines Abschnitts, an dem die Mischung gebildet worden ist, durch Plasmaätzung und/oder chemische Zer stäubung, um eine Löschung der Aufzeichnung zu bewirken; und
Bestrahlen der Oberfläche des die darauf aufgezeichnete Information tragenden Aufzeichnungsmediums mit einem Wieder gabestrahl, ausgewählt aus einem Elektronenstrahl, einem Strahl aus geladenen Teilchen und einem Strahl aus neu tralen Teilchen, um zu bewirken, daß das Aufzeichnungsme dium aus seiner Oberfläche Sekundärelektronen emittiert, um dadurch die aufgezeichnete Information wiederzugeben durch Ablesen der Differenzen in bezug auf die Sekundärelek tronenemissionseigenschaften in Abhängigkeit von den Stellen, an denen die Sekundärelektronen emittiert werden.