DE60310622T2

DE60310622T2 - System und Methode zum Extrahieren des Speicherzustands für ein dielektrisches Speichermedium, und Informationsspeichergerät

Info

Publication number: DE60310622T2
Application number: DE60310622T
Authority: DE
Inventors: Yasuo Cho; Atsushi c/o Pioneer Corporation Tsurugashima-shi Onoe
Original assignee: Pioneer Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2002-01-31
Filing date: 2003-01-31
Publication date: 2007-07-05
Anticipated expiration: 2023-02-01
Also published as: EP1333436A2; US20030142614A1; DE60310622D1; CN1441420A; EP1333436A3; US6912193B2; JP2003296979A; EP1333436B1

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Aufnahmebedingungs-Extraktionssystem und ein Aufnahmebedingungs-Extraktionsverfahren zum Erhalten einer optimalen Aufnahmebedingung eines dielektrischen Aufnahmemediums, welches Information in einem Mikrogebiet (einer Mikrodomäne) einer dielektrischen Substanz mit hoher Dichte aufzeichnet, sowie auf ein Informationsaufnahmegerät.
2. Beschreibung des Standes der Technik
In neuerer Zeit wurden viele Arten von dielektrischen und piezoelektrischen Materialien entwickelt, und die meisten von diesen werden für Ultraschallbauelemente, optische Elemente, Speicher und Ähnliches verwendet. Beispielsweise wird im Dokument EP 1 154 422 A eine wiederbeschreibbare Datenspeicherung beschrieben, bei welcher ein kohlenstoffhaltiges Material verwendet wird. Außerdem wird im Dokument EP 0 738 004 A eine Aufnahmeeinrichtung hoher Dichte beschrieben, welche ein Speichermedium beinhaltet, welches durch das Aufbringen eines Isolationsfilms als Schicht auf einem Siliciumsubstrat gebildet ist. In dem Dokument US 5,946,284 wird ein Disk- bzw. Plattengerät beschrieben, welches einen dünnen ferroelektrischen Film benutzt, welcher auf der Oberfläche einer Disk bzw. Platte aufgebracht ist. In Angesicht dieser Tatsache wurde ein Verfahren zum Messen einer bleibenden Polarisationsverteilung des dielektrischen Materials und der lokalen Anisotropie des piezoelektrischen Materials entwickelt. Auch wurde durch Benutzen dieser Technik eine andere Technik der Informationsaufzeichnung in dem dielektrischen Material und des Wiedergebens der Information entwickelt.
Um ein Polarisationsgebiet der dielektrischen Substanz zu beobachten, gibt es herkömmlicherweise ein Verfahren, den Unterschied der Ätzraten in einer Ebenenrichtung durch chemisches Ätzen zu nutzen. Es kann jedoch nur eine Auflösung in der Größenordnung von um bei diesem Verfahren erwartet werden, und es erfordert Zeit aufgrund der Notwendigkeit, die Verfahren des chemischen Ätzens und Ähnliches zu durchlaufen bis zur aktuellen Beobachtung. Mit Bezug auf das Mikrogebiet gibt es ein Verfahren des Anwendens einer Hochfrequenzspannung an dem dielektrischen Material mit einem AFM-Gerät (Atom-Kraftmikroskop) and das Benutzen der piezoelektrischen Antwort zu dieser Zeit. Es ist bei diesem Verfahren jedoch schwierig, ein Detektionssignal zu erhalten, welches genügend S/N- bzw. Signal/Rausch-Verhältnisse bezüglich des Mikrogebiets in der Größenordnung von nm aufweist.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben ein SNDM (abtastendes, nicht-lineares, dielektrisches Mikroskop) entwickelt, um das Mikrogebiet zu bilden und zu beobachten. Dieses Gerät kann das Polarisationsgebiet der dielektrischen Substanz in der Größenordnung von nm beobachten und ein künstliches Polarisationsgebiet durch das Anwenden eines elektrischen Feldes an der dielektrischen Substanz bilden. Kaori Matsuura et al. beschreiben in "Fundamental Study on Nano Domain Engineering Using Scanning Nonlinear Dielectric Microscopy", Jpn. J. Appl. Phys., Band 40 (2001), S. 4354–4356, Teil I, Nr. 6B, Juni 2001, XP-002282235 das Prinzip der SNDM-Technik. Jedoch gibt es dort kaum ein konkretes Bedingungs- bzw. Zustandsextraktionsverfahren, mit guter Reproduzierbarkeit ein Mikropolarisationsgebiet zu bilden, welches ein stabiles Niveau zum Aufzeichnen und Wiedergeben besitzt.
Falls das Polarisationsgebiet in dem dielektrischen Material gebildet ist und dieses als Information aufgezeichnet ist, ist es notwendig, die Polarisation der dielektrischen Substanz teilweise mit der Richtung eines äußeren elektrischen Feldes zu justieren, indem von außen das elektrische Feld angelegt wird, dessen Intensität stärker als die des koerzitiven elektrischen Feldes des dielektrischen Materials ist. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben Mikrogebiete in der Größenordnung von Sub-nm auf PZT-Film und in einem LiTaO₃-Kristall gebildet, wobei sie das oben beschriebene SNDM benutzt haben, jedoch sind diese nicht ausreichend stabil. Zur gleichen Zeit berichten wenige Forscher über die Technik zum Bilden eines stabilen Sub-nm-Mikrogebietes, welches für das Aufzeichnen und Wiedergeben mit hoher Aufzeichnungsdichte auf dielektrischem Material in der gegenwärtigen Situation geeignet ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Aufnahmebedingungs-Extraktionssystem und ein Aufnahmebedingungs-Extraktionsverfahren des dielektrischen Aufnahmemediums sowie ein Informationsaufzeichnungsgerät zu liefern, um ein Mikrogebiet mit hoher Dichte und ein stabiles Mikrogebiet in dem elektrischen Material zu bilden.
Diese Aufgabe wird durch ein Aufnahmebedingungs-Extraktionssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und/oder des Anspruchs 3 gelöst.
Demnach kann die obige Aufgabe der vorliegenden Erfindung erreicht werden durch: ein erstes Aufnahmebedingungs-Extraktionssystem eines dielektrischen Aufzeichnungsmediums für das Erhalten einer angewandten Spannung und einer angewandten Zeitdauer, um eine angewandte Spannung und eine angewandte Zeitdauer zu untersuchen, welche für das Aufzeichnen von Information in dem dielektrischen Aufzeichnungsmedium geeignet ist. Das erste Aufnahmebedingungs-Extraktionssystem besitzt: eine Einstellvorrichtung für die angewandte Spannung zum Einstellen einer Vielzahl von angewandten Spannungen, welche an dem dielektrischen Aufzeichnungsmedium anzuwenden sind, auf der Grundlage eines Eingangsspannungswertes; eine Einstelleinrichtung für die angewandte Zeitdauer zum Einstellen einer angewandten Zeitdauer auf der Basis eines Eingangszeitdauerwertes; und eine Einrichtung zum Bilden eines Polarisationsgebietes zum Bilden einer Vielzahl von Polarisationsgebieten in dem dielektrischen Aufzeichnungsmedium, indem wiederholt Anwendungsspannung an dem dielektrischen Aufzeichnungsmedium mit einem Taster ausgeführt wird. Jede Anwendungsspannung wird für die eingestellte angewandte Zeitdauer ausgeführt. Eine angewandte Spannung wird bei jeder Anwendungsspannung entsprechend den eingestellten angewandten Spannungen verändert. Das erste Aufnahmebedingungs-Extraktionssystem besitzt ferner: eine Messeinrichtung zum Messen der Größe der Vielzahl der Polarisationsgebiete, welche in dem dielektrischen Aufzeichnungsmedium gebildet sind; eine Detektiereinrichtung zum Detektieren eines Polarisationsgebietes, dessen Größe für das Aufzeichnen von Informationen, aus der Vielzahl von Polarisationsgebieten, geeignet ist, welche in dem dielektrischen Aufzeichnungsmedium geformt sind, auf der Grundlage einer Beziehung zwischen der ge messenen Größe der Vielzahl von Polarisationsgebieten und den eingestellten angewandten Spannungen; und eine Ausgabeeinrichtung für das Ausgeben einer angewandten Spannung und einer angewandten Zeitdauer entsprechend dem detektierten Polarisationsgebiet.
Außerdem kann die Aufgabe der vorliegenden Erfindung auch durch ein zweites Aufnahmebedingungs-Extraktionssystem erreicht werden. Das zweite Aufnahmebedingungs-Extraktionssystem besitzt: eine Einstelleinrichtung für eine angewandte Spannung zum Einstellen einer angewandten Spannung, welche an dem dielektrischen Aufzeichnungsmedium auf der Grundlage eines Eingangsspannungswertes anzuwenden ist; eine Einstelleinrichtung für eine angewandte Zeitdauer zum Einstellen einer Vielzahl von angewandten Zeitdauern auf der Grundlage eines Eingangszeitdauerwertes; eine Formierungseinrichtung für ein Polarisationsgebiet zum Bilden einer Vielzahl von Polarisationsgebieten in dem dielektrischen Aufzeichnungsmedium durch wiederholtes Ausführen einer Anwendungsspannung an dem dielektrischen Aufzeichnungsmedium mit einem Taster. Jede der Anwendungsspannungen wird durch das Anwenden der eingestellten angewandten Spannung ausgeführt. Eine angewandte Zeitdauer wird bei jeder Anwendungsspannung entsprechend den eingestellten angewandten Zeitdauern verändert. Das zweite Aufnahmebedingungs-Extraktionssystem besitzt ferner: eine Messeinrichtung zum Messen der Größe der Vielzahl von Polarisationsgebieten, welche in dem dielektrischen Aufzeichnungsmedium gebildet sind; eine Detektiereinrichtung zum Detektieren eines Polarisationsgebietes, dessen Größe für das Aufzeichnen von Information geeignet ist, aus der Vielzahl von Polarisationsgebieten, welche in dem dielektrischen Aufzeichnungsmedium geformt sind, auf der Grundlage einer Beziehung zwischen der gemessenen Größe der Vielzahl von Polarisationsgebieten und den eingestellten angewandten Zeitdauern; und eine Ausgabeeinrichtung zum Ausgeben einer angewandten Spannung und einer angewandten Zeitdauer entsprechend dem detektierten Polarisationsgebiet.
Entsprechend dem ersten oder zweiten Aufnahmebedingungs-Extraktionssystem des dielektrischen Aufzeichnungsmediums zum Zweck des Aufzeichnens in dem dielektrischen Aufzeichnungsmedium wird es möglich, eine optimale angewandte Spannung, welche an einer Elektrode anzuwenden ist, und eine optimale angewandte Zeitdauer zum Anwenden der angewandten Spannung einzustellen. Die optimale angewandte Spannung und die optimale an gewandte Zeitdauer sind eine angewandte Spannung und eine angewandte Zeitdauer, welche ein stabiles und das kleinste Polarisationsgebiet bilden. Die angewandte Zeitdauer ist eine angewandte Pulsbreite und bestimmt eine Aufzeichnungsgeschwindigkeit, wenn die Information in Reihe aufgezeichnet wird, so dass es vorzuziehen ist, dass sie so kurz wie möglich ist.
Die optimale angewandte Spannung und die optimale angewandte Zeitdauer werden durch Anwenden einer Spannung an dem dielektrischen Aufzeichnungsmedium über einige Kombinationen der angewandten Spannung und der angewandten Zeitdauer, wobei die Größe des Polarisationsgebietes gemessen wird, welches zu der Zeit gebildet ist, und durch das Prüfen von Daten bezüglich der Größe des erhaltenen Polarisationsgebietes, der angewandten Spannung, der angewandten Zeitdauer und Ähnlichem, erhalten.
Das Material und die Dicke des dielektrischen Materials, ein Radius des Tasters und Ähnliches beeinflussen das Bilden des Polarisationsgebietes. Bei einem Aufzeichnungsgerät, welches das Material und die Dicke der gleichen dielektrischen Substanz nutzt, und den gleichen Radius des Tasters, wird es möglich, eine Aufnahmebedingung einzustellen, welche in der Lage ist, das stabilste Polarisationsgebiet mit der höchsten Geschwindigkeit und mit der höchsten Dichte durch Einstellen der angewandten Spannung und der angewandten Zeitdauer, wie oben erhalten, zu bilden.
Entsprechend der Erfindung wird das kleinste Polarisationsgebiet, welches durch verschiedene Kombinationen der angewandten Spannung und der angewandten Zeitdauer erhalten wird und bei welchem das Polarisationsgebiet nicht verschwindet und gehalten wird, d.h. das stabile und das kleinste Polarisationsgebiet von den Daten auf den gemessenen Polarisationsgebieten detektiert. Beispielsweise gibt es einen Punkt, bei welchem es schwierig wird, zu halten, ohne das Verschwinden des Polarisationsgebietes aufgrund eines schnellen Abnehmens des Polarisationsgebietes, welches in Antwort auf das Abnehmen der angewandten Spannung und der angewandten Zeitdauer abnimmt. Das Polarisationsgebiet zu dieser Zeit wird detektiert.
In dem oben erwähnten ersten oder zweiten Aufnahmebedingungs-Extraktionssystem des dielektrischen Aufzeichnungsmediums wird ferner eine Bedingungsbestimmungseinrichtung zum Bestimmen der angewandten Spannung der angewandten Zeitdauer vorgesehen, welche das Polarisationsgebiet bei einer optimalen Aufnahmebedingung gebildet haben, wenn von der Detektiereinrichtung detektiert wird, dass das Polarisationsgebiet stabil und das kleinste ist.
Entsprechend diesem Gesichtspunkt werden, falls das stabile und das kleinste Polarisationsgebiet durch die Detektiereinrichtung detektiert wird, die angewandte Spannung und die angewandte Zeitdauer zu dieser Zeit bestimmt und als die optimale Aufnahmebedingung für das Bilden des Polarisationsgebietes mit hoher Dichte und bei hoher Geschwindigkeit extrahiert. Deshalb ist es, falls das stabile und das kleinste Polarisationsgebiet ersehen werden kann (ungeachtet einer visuellen Beobachtung oder einer automatischen Detektion), möglich, die optimale Bedingung der angewandten Spannung und der angewandten Zeitdauer auf deren Grundlage zu bestimmen.
Der Term "das kleinste" bezüglich des Terms "die Größe des Polarisationsgebiets" in Bezug auf die vorliegende Erfindung bedeutet weder einen idealen noch einen buchstäblichen Minimalwert, sondern bedeutet, dass er von der Auflösung und der Reproduzierbarkeit des Aufnahmebedingungs-Extraktionssystems abhängt und dass er einen bestimmten Grad an Breite oder Bereich vom idealen oder buchstäblich minimalen Wert zu der Seite hin besitzt, wo das Polarisationsgebiet stabiler wird, wie z.B. zur Seite einer hohen Spannung hin oder zur Seite einer langen Zeitdauer hin. Die Breite des Bereiches bezogen auf "die kleinste" wird entsprechend der Auflösung und der Reproduzierbarkeit des Aufnahmebedingungs-Extraktionssystem experimentell, empirisch, theoretisch oder durch Simulation bestimmt und ist nicht auf eine physikalische Änderung an sich begrenzt. "Die optimale" Aufnahmebedingung der angewandten Spannung und der angewandten Zeitdauer zeigt den Wert des angewandten Volumens und die angewandte Zeitdauer an, welche "das kleinste" Polarisationsgebiet nach obiger Bedeutung bilden.
In einem anderen Gesichtspunkt des Aufzeichnungsbedingungs-Extraktionssystem des dielektrischen Aufzeichnungsmediums wird es zusammen mit einer anderen Bestimmungsberechnungseinrichtung zum Berechnen bzw. Bestimmen eines zulässigen Bereiches bezüglich der Größe des Polarisationsgebietes auf der Grundlage der Größe des Polarisationsgebietes, welches stabil ist und als das kleinste durch die Detektiereinrichtung detektiert wird, und zum Bestimmen einer angewandten Spannung und einer angewandten Zeitdauer, welche für das Bilden des Polarisationsgebietes benötigt werden, welches eine Größe innerhalb des zulässigen Bereiches besitzt, bereitgestellt.
Die zuvor erwähnte Bedingungsbestimmungseinrichtung bestimmt die angewandte Spannung und die angewandte Zeitdauer, welche benötigt werden, um eine Größe des Polarisationsgebietes zu bilden, welches stabil ist und als das kleinste durch die Detektiereinrichtung detektiert wird. Jedoch bestimmt die Bedingungsbestimmungseinrichtung entsprechend diesem Gesichtspunkt einen zulässigen Bereich in der Größe des Polarisationsgebietes auf der Grundlage der Größe des Polarisationsgebietes, welches stabil ist und als das kleinste durch die Detektiereinrichtung detektiert wird, und bestimmt eine angewandte Spannung und eine angewandte Zeitdauer, welche für das Bilden des Polarisationsgebietes benötigt werden, welches eine Größe innerhalb des zulässigen Bereiches besitzt. Theoretisch ist die Größe des Polarisationsgebietes, welches stabil und das kleinste ist, eins. Tatsächlich ist es jedoch gestattet, die Größe des Polarisationsgebietes innerhalb eines zulässigen Bereiches zu ändern. Der zulässige Bereich wird beispielsweise auf der Grundlage der funktionellen Bedingungen eines Informationsaufzeichnungs- oder Wiedergabegerätes bestimmt. Konkreter ausgedrückt, es wird so bestimmt, um die Begrenzung der Aufzeichnungsgeschwindigkeit oder Aufzeichnungsdichte eines Informationsaufzeichnungs- oder Wiedergabegerätes beizubehalten. Demnach ist es möglich, den Grad an Freiheit zum Einstellen der Spannung, der angewandten Zeitdauer oder zum Einstellen der Größe des Polarisationsgebietes zu verbessern.
In einem anderen Gesichtspunkt des Aufnahmebedingungs-Extraktionssystems des dielektrischen Aufzeichnungsmediums wird eine Vielzahl von Polarisationsgebieten durch das Einstellen einer Vielzahl von angewandten Spannungen mit der Einstelleinrichtung für ange wandte Spannung mit Bezug auf eine vorher festgelegte angewandte Zeitdauer gebildet, welche mit der Einstelleinrichtung für die angewandte Zeitdauer eingestellt wurde.
Entsprechend diesem Gesichtspunkt wird zuerst die Zeitdauer des Anwendens, d.h. die Pulsbreite, eingestellt, und verschiedene Pegel an Spannungen werden mit der Pulsbreite angewandt, um die Polarisationsgebiete der Reihe nach zu bilden. Nach dem sequenziellen Verändern der Spannung innerhalb eines vorher festgelegten Bereiches und dessen Anwendung wird eine nächste Pulsbreite eingestellt, und die Spannung wird in der gleichen Weise angewandt, wobei dadurch Daten gesammelt werden. Die Daten der angewandten Spannung, der angewandten Zeitdauer und des Polarisationsgebietes können schnell und vollständig erhalten werden.
In einem anderen Gesichtspunkt des Aufnahmebedingungs-Extraktionssystems des dielektrischen Aufzeichnungsmediums wird die Einstellvorrichtung für die angewandte Spannung ausgestattet mit: einer Einrichtung zum Einstellen einer Anfangsspannung der angewandten Spannung; einer Einrichtung zum Einstellen einer Schritt- bzw. Stufenspannung, welche zu der Anfangsspannung zu addieren ist; und eine Einrichtung zum Einstellen der Anzahl des Hinzufügens der Stufenspannung, wobei die Einstelleinrichtung der angewandten Spannung sequenziell die Stufenspannung zu der angewandten Spannung addiert, wann immer das Polarisationsgebiet gebildet wird, und wobei es automatisch die angewandte Spannung einstellt, bis die Einstellanzahl erreicht wird.
Entsprechend diesem Gesichtspunkt wird die angewandte Spannung sequenziell durch eine Vorgehensweise entsprechend einer vorher festgelegten Regel erhalten, dann wird die erhaltene Spannung sequenziell an dem Taster für eine vorher festgelegte Zeitdauer angelegt, und das Polarisationsgebiet wird automatisch gebildet. Wenn beispielsweise die anfangs angewandte Spannung V₀, die Stufenspannung ΔV und die Anzahl des Ausführens n₀ ist, wird die n-te angewandte Spannung V erhalten durch V = V₀ + ΔV × n (n ≤ n₀), und die Spannung wird angelegt.
In einem anderen Gesichtspunkt des Aufnahmebedingungs-Extraktionssystems des dielektrischen Aufzeichnungsmediums wird eine Vielzahl von Polarisationsgebieten durch das Einstellen einer Vielzahl von angewandten Zeitdauern mit der Einstelleinrichtung der angewandten Zeitdauer gebildet, unter Berücksichtigung einer vorher festgelegten angewandten Spannung, welche mit der Einstelleinrichtung für angewandte Spannung eingestellt wurde.
Entsprechend diesem Gesichtspunkt wird zuerst die Spannung, welche anzuwenden ist, eingestellt, und die angewandte Spannung wird mit verschiedenen Pulsbreiten angewendet, um die Polarisationsgebiete zu bilden. Nach dem Ändern der Pulsbreite innerhalb eines vorher festgelegten Bereiches und dessen Anwendung wird eine nächste angewandte Spannung eingestellt und das Polarisationsgebiet in der gleichen Weise gebildet, wobei dadurch Daten gesammelt werden. Die Daten bezüglich der angewandten Spannung, der angewandten Zeitdauer und des Polarisationsgebietes können schnell und vollständig erhalten werden.
In einem anderen Gesichtspunkt des Aufnahmebedingungs-Extraktionssystems des dielektrischen Aufzeichnungsmediums ist die Einstelleinrichtung der angewandten Zeitdauer ausgestattet mit: einer Einrichtung zum Einstellen einer Anfangszeitdauer der angewandten Zeitdauer; einer Einrichtung zum Einstellen einer Stufenzeitdauer, welche zu der Anfangszeitdauer zu addieren ist; und einer Einrichtung zum Einstellen der Anzahl des Addierens der Stufenzeitdauer, wobei die Einstelleinrichtung der angewandten Zeitdauer sequenziell die Stufenzeitdauer zu der angewandten Zeitdauer addiert, wann immer das Polarisationsgebiet gebildet wird, und automatisch die angewandte Zeitdauer einstellt, bis die Einstellanzahl erreicht ist.
Entsprechend diesem Gesichtspunkt wird die angewandte Zeitdauer sequenziell durch eine Vorgehensweise entsprechend einer vorher festgelegten Regel erhalten, dann wird die angewandte Spannung, welche eingestellt ist, sequenziell für die benutzte Zeitdauer angewendet, und das Polarisationsgebiet wird automatisch gebildet. Wenn beispielsweise die anfangs angewandte Zeitdauer T₀, die Stufenzeitdauer ΔT und die Anzahl der Ausführung m₀ ist, wird die m-te angewandte Zeitdauer T mit T = T₀ + ΔT × m (m ≤ m₀) betrieben, und die angewandte Spannung wird mit der Pulsbreite angewendet.
In einem anderen Gesichtspunkt des Aufnahmebedingungs-Extraktionssystems des dielektrischen Aufzeichnungsmediums wird eine Speichereinrichtung zum Speichern vorgesehen: der angewandten Spannung, welche durch die Einstelleinrichtung der angewandten Spannung eingestellt ist und welche angewendet wird; der angewandten Zeitdauer, welche durch die Einstelleinrichtung der angewandten Zeitdauer eingestellt ist und für welche die angewandte Spannung angewandt wird; und der Größe des Polarisationsgebietes, welches durch die Messeinrichtung gemessen wird.
Entsprechend diesem Gesichtspunkt werden die Spannung, welche anzuwenden ist, die Zeitdauer des Anwendens und die Größe des Polarisationsgebietes, welches zu der Zeit gebildet ist, aufgezeichnet oder gespeichert unter Berücksichtigung aller Kombinationen der angewandten Spannung und der angewandten Zeitdauer. Sie werden als Daten genutzt, wenn die optimale Aufzeichnungsbedingung erhalten wird.
In einem anderen Gesichtspunkt des Aufnahmebedingungs-Extraktionssystems des dielektrischen Aufzeichnungsmediums wird ferner die Information über das Material und die Dicke des dielektrischen Aufzeichnungsmediums und über den Radius des Tasters, welcher die angewandte Spannung anlegt, in der Speichereinrichtung gespeichert.
Entsprechend diesem Gesichtspunkt werden das Material und die Dicke des dielektrischen Materials, welches zu benutzen ist, und der Radius des Tasters, welcher zu benutzen ist, aufgezeichnet oder als Daten gespeichert, zusätzlich zu der Spannung, die anzulegen ist, der angewandten Zeitdauer und der Größe des Polarisationsgebietes, welches zu dieser Zeit gebildet wird. Die Informationen darüber werden als Daten benutzt, wenn die optimale Aufnahmebedingung erreicht wird.
In einem anderen Gesichtspunkt des Aufnahmebedingungs-Extraktionssystems des dielektrischen Aufzeichnungsmediums ist dieses mit einer Ausgabeeinrichtung für das Ausgeben in einem vorher festgelegten Format ausgestattet: der angewandten Spannungsinformation, welche die angewandte Spannung anzeigt, welche durch die Einstelleinrichtung der angewandten Spannung eingestellt ist und welche angewendet wird; der angewandten Zeitdauerinformati on, welche die angewandte Zeitdauer anzeigt, welche durch die Einstelleinrichtung der angewandten Zeitdauer eingestellt ist und für welche die angewandte Spannung angewendet wird; und der Größeninformation, welche die Größe des Polarisationsgebietes anzeigt, welches durch die Messeinrichtung gemessen wird.
Entsprechend diesem Gesichtspunkt ist es möglich, in dem vorher festgelegten Format die Information über die Spannung, welche anzuwenden ist, die Zeitdauer des Anwendens und die Größe des Polarisationsgebietes, welches zu dieser Zeit gebildet wird, auf jeden Fall auszugeben. Als Ausgabeeinrichtung gibt es beispielsweise einen Personalcomputer, einen Drucker, einen Monitor oder Ähnliches. Es ist auch möglich, die optimale Bedingung durch eine visuelle Beobachtung der von der Ausgabeeinrichtung ausgegebenen Daten zu erhalten.
In einem anderen Gesichtspunkt des Aufnahmebedingungs-Extraktionssystem des dielektrischen Aufzeichnungsmediums detektiert die Detektionseinrichtung, ob das Polarisationsgebiet, welches in dem dielektrischen Aufzeichnungsmedium gebildet ist, stabil ist und ob es das kleinste auf der Grundlage der in der Speichereinrichtung gespeicherten Information ist.
Entsprechend diesem Gesichtspunkt wird das stabile und kleinste gebildete Polarisationsgebiet auf der Grundlage der gespeicherten Daten auf dem Polarisationsgebiet gewählt. Es ist möglich, mit einem Computer in einem statistischen Verfahren durch Benutzen der Daten zu arbeiten, und es ist auch möglich, mit der optimalen Größe zu arbeiten, welche nicht aktuell gebildet wird.
In einem anderen Gesichtspunkt des Aufnahmebedingungs-Extraktionssystems des dielektrischen Aufzeichnungsmediums wird Information über das Polarisationsgebiet, welches stabil und das kleinste ist und welches durch die Detektiereinrichtung detektiert wird, und über dessen Größe von der Ausgabeeinrichtung mit Information über die angewandte Spannung ausgegeben, welche durch die Einstelleinrichtung der angewandten Spannung eingestellt ist und welche angewendet wird, und Information über die angewandte Zeitdauer, welche durch die Einstelleinrichtung der angewandten Zeitdauer eingestellt ist und für welche die angewandte Spannung angewendet wird.
Entsprechend diesem Gesichtspunkt wird die Größe des optimalen Polarisationsgebietes, welches erhalten wird, an einen Personalcomputer, einen Drucker, einen Monitor oder Ähnliches mit der Information über die angewandte Spannung und die angewandte Zeitdauer ausgegeben, welche erhalten wird, wenn das Polarisationsgebiet gebildet wird. Wenn die angewandte Spannung und die angewandte Zeitdauer zu dieser Zeit nicht aktuell für das Bilden des Polarisationsgebietes genutzt wird, kann der optimale Wert von einem Computer bearbeitet und ausgegeben werden.
In einem anderen Gesichtspunkt des Aufnahmebedingungs-Extraktionssystem des dielektrischen Aufzeichnungsmediums wird die Einstellung der kürzesten angewandten Zeitdauer durch die Einstelleinrichtung der angewandten Zeitdauer auf der Grundlage des Wertes des intrinsischen koerzitiven elektrischen Feldes in dem dielektrischen Aufzeichnungsmedium ausgeführt.
Entsprechend diesem Gesichtspunkt ist der Minimalwert der angewandten Spannung, welche anfangs eingestellt wurde, eine Spannung, welche ein elektrisches Feld bilden kann, welches dem Wert des koerzitiven elektrischen Feldes des dielektrischen Materials, welches zu verwenden ist, entgegenwirkt. Wegen dieser Tatsache ist es möglich, den niedrigeren Grenzwert der Spannung, welche anzuwenden ist, zu lernen und das Testen des Bildens des Polarisationsgebietes im Bereich der Spannung, welche keinen Nutzen bringt, zu vermeiden.
In einem anderen Gesichtspunkt des Aufnahmebedingungs-Extraktionssystems des dielektrischen Aufzeichnungsmediums ist das dielektrische Material des dielektrischen Aufzeichnungsmediums ein ferroelektrisches Material.
Entsprechend diesem Gesichtspunkt wird das ferroelektrische Material als Material des Mediums benutzt.
In einem anderen Gesichtspunkt des Aufnahmebedingungs-Extraktionssystems des dielektrischen Aufzeichnungsmediums ist das dielektrische Material für das dielektrische Aufzeichnungsmedium LiTaO₃.
Entsprechend diesem Gesichtspunkt wird LiTaO₃, welches leicht die Polarisation ungeachtet des durch den Taster angelegten elektrischen Feldes und seiner niedrigen dielektrischen Konstante umdrehen kann, als das Material des Mediums benutzt, und das Bilden als das dielektrische Aufzeichnungsmedium kann leicht aufgebaut werden, um so auf der Z-Oberfläche von LiTaO₃ aufzuzeichnen, auf welcher die +-Oberfläche und die –-Oberfläche der Polarisation einen Bezug im 180°-Gebiet besitzen.
In einem anderen Gesichtspunkt des Aufnahmebedingungs-Extraktionssystems des dielektrischen Aufzeichnungsmediums ist dieses mit einem nichtlinearen, dielektrischen Scanning- bzw. Abtastmikroskop als Messeinrichtung für das Messen der Größe des Polarisationsgebietes ausgestattet.
Entsprechend diesem Gesichtspunkt ist es möglich, die Größe des Polarisationsgebietes genau und schnell mit dem nichtlinearen dielektrischen Scanning- bzw. Raster-Mikroskop zu messen.
Das Wesen, die Nützlichkeit und weitere Merkmale dieser Erfindung werden klarer aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ersichtlich, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen werden, welche kurz nachfolgend beschrieben werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockschaltbild, welches den Aufbau eines Aufnahmebedingungs-Extraktionssystems zum Erhalten einer Aufnahmebedingung eines dielektrischen Aufnahmemediums zeigt;
2 ist ein Flussdiagramm, welches den Arbeitsablauf des Aufnahmebedingungs-Extraktionssystems zeigt;
3A bis 3D sind schematische Zeichnungen, welche Aufnahmebedingungen für das dielektrische Aufzeichnungsmedium zeigen, wobei 3A die Bedingung zeigt, dass ein Polarisationsgebiet am Ende eines Tasters gebildet wird, wobei 3B die Bedingung bzw. den Zustand zeigt, dass das Polarisationsgebiet weiterwächst, wobei 3C den Zustand zeigt, dass das Polarisationsgebiet die rückwärtige Oberfläche des Aufzeichnungsmediums erreicht und das Polarisationsgebiet vollständig gebildet ist, und wobei 3D eine Stärkeverteilung eines elektrischen Feldes in dem Aufzeichnungsmedium durch den Taster zeigt;
4 ist ein Messdiagramm, welches ein Verhältnis zwischen der angewandten Zeitdauer der Spannung und einem Punkt- bzw. Fleckradius bei der angewandten Spannung von 12 V und mit einem Radius des Tasters von 25 nm zeigt;
5 ist ein Messdiagramm, welches eine Beziehung zwischen der angewandten Zeitdauer der Spannung und einem Fleckradius bei der angewandten Spannung von 15 V und mit dem Radius des Taste
6 ist ein Messdiagramm, welches eine Beziehung zwischen rs von 25 nm zeigt; der angewandten Zeitdauer der Spannung und einem Fleckradius bei der angewandten Spannung von 18 V und bei einem Radius des Tasters von 25 nm zeigt;
7 ist ein schematisches Diagramm, welches eine Beziehung zwischen einer Dicke der dielektrischen Substanz und einer Minimalspannung zeigt, welche das Polarisationsgebiet umdreht, mit einer Form des Tasters als Parameter;
8 ist ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen einem Fleckradius und einer angewandten Zeitdauer der Spannung zeigt, wenn bestimmte zugelassene Werte mit Bezug auf einen optimalen Fleckradius eingestellt werden;
9 ist ein Flussdiagramm, welches den Arbeitsablauf eines Aufnahmebedingungs-Extraktionssystems zeigt, wenn bestimmte zulässige Werte mit Bezug auf einen optimalen Fleckradius eingestellt werden;
10 ist ein schematisches Diagramm, welches ein Beispiel eines Informationsaufzeichnungsgerätes zeigt, welches das dielektrische Aufzeichnungsmedium benutzt und in welchem die Aufzeichnungsbedingung durch ein Extraktionsverfahren der vorliegenden Erfindung eingestellt wird; und
11 ist eine schematische Zeichnung, um einen Aufbau eines Lock-in-Verstärkers zu erklären, welcher für das Signaldetektieren und dessen Signaldetektierbetrieb benutzt wird.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
(I) Erste Ausführungsform
Das Aufnahmebedingungs-Extraktionssystem und das Verfahren des dielektrischen Aufzeichnungsmediums der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 1 bis 7 beschrieben. 1 ist ein Blockdiagramm, welches einen Aufbau eines Aufnahmebedingungs-Extraktionssystems zum Erhalten einer Aufnahmebedingung bzw. eines Aufzeichnungszustandes eines dielektrischen Aufzeichnungsmediums zeigt. 2 ist ein Flussdiagramm, welches den Arbeitsablauf des Aufnahmebedingungs-Extraktionssystems zeigt. 2A bis 3D sind schematische Zeichnungen, welche Aufnahmebedingungen für das dielektrische Aufnahmemedium zeigen, wobei 3A die Bedingung bzw. den Zustand zeigt, bei der ein Polarisationsgebiet am Ende eines Tasters gebildet wird, wobei 3B den Zustand zeigt, dass das Polarisationsgebiet weiterwächst, wobei 3C den Zustand zeigt, dass das Polarisationsgebiet die rückwärtige Oberfläche des Aufzeichnungsmediums erreicht und das Polarisationsgebiet vollständig gebildet ist, und wobei 3D eine Stärkeverteilung eines elektrischen Feldes in dem Aufzeichnungsmedium durch den Taster zeigt. 4 bis 6 sind Messdiagramme, welche ein Verhältnis zwischen der angewandten Zeitdauer der Spannung und einem Fleckradius zeigen. 7 ist eine schematische Zeichnung, welche eine Bezie hung zwischen einer Dicke der dielektrischen Substanz und einer Minimalspannung, welche das Polarisationsgebiet umkehrt, mit einer Form des Tasters als Parameter, zeigt.
Das Aufnahmebedingungs-Extraktionssystem der vorliegenden Erfindung dient dazu, dass eine Bedingung bzw. ein Zustand aufgenommen wird, wenn Information in dem dielektrischen Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet wird. Konkret ausgedrückt, das Aufnahmebedingungs-Extraktionssystem erhält eine angewandte Spannung zwischen einer Elektrode, welche auf der Rückseite des dielektrischen Aufzeichnungsmediums platziert ist, und einem Taster, welcher an einer Aufzeichnungsoberfläche des dielektrischen Aufzeichnungsmediums anliegt, und erhält ferner die Zeitdauer, bei welcher die Spannung an dem dielektrischen Aufzeichnungsmedium angewendet wird, d.h. eine Pulsbreite. Durch das Anwenden der Spannung an dem dielektrischen Aufzeichnungsmedium auf der Grundlage der extrahieren Bedingung bzw. des extrahierten Zustands wird das Polarisationsgebiet zu dieser Zeit als ein Fleck mit dem kleinsten Radius gebildet, welcher einen stabilen Zustand beibehält. Dieser Fleck entspricht einer Einheit der Aufzeichnungsinformation, und seine Aufzeichnungszeit ist kurz. Außerdem gestattet er, dass ein Aufzeichnungszustand mit hoher Aufzeichnungsdichte eingestellt wird. Gleichzeitig beeinflusst das Material und die Dicke des dielektrischen Aufzeichnungsmediums, der Radius des Tasters und Ähnliches die optimale angewandte Spannung und die optimale angewandte Zeitdauer.
Wie in dem Blockdiagramm in 1 gezeigt wird, ist ein Aufnahmebedingungs-Extraktionssystem 1 des dielektrischen Aufzeichnungsmediums mit Bezug auf die vorliegende Erfindung ausgestattet mit: einer Einstelleinrichtung 11 für die angewandte Spannung; einer Einstelleinrichtung 12 für die angewandte Zeitdauer; einer Aufzeichnungssteuereinrichtung 13; einer Aufzeichnungseinrichtung 14 für die angewandte Spannung/angewandte Zeitdauer; einer Aufzeichnungseinrichtung 15; einer Messeinrichtung 16 für den Punkt- bzw. Fleckradius; einer Aufzeichnungseinrichtung 17 für den Fleckradius; einer Detektiereinrichtung 18 für den optimalen Fleckradius; einer Bestimmungseinrichtung 19 für den Aufzeichnungszustand; und einer Ausgabeeinrichtung 20.
Ein dielektrisches Aufzeichnungsmedium 37 ist mit einer dielektrischen Substanz 35 und auf dessen einen Oberfläche mit einer Elektrode 36 ausgestattet. Wenn eine Spannung an einem Taster 31 angelegt wird, welcher an der anderen Oberfläche anliegt, wird ein Polarisationsgebiet in Abhängigkeit von einem elektrischen Feld gebildet, welches zwischen dem Taster 31 und der Elektrode 36 hergestellt wird, und dann wird die Information aufgezeichnet. In diesem Fall macht es das vorherige Initialisieren des Polarisationsgebietes der dielektrischen Substanz 35 zu einer +-Oberfläche oder zu einer –-Oberfläche und das Anlegen einer Spannung an dem Taster 31, welche diese Polarisation umkehren wird, möglich, ein bessere Signal/Rausch-Verhältnisse der Daten zu erhalten.
Die Einstelleinrichtung 11 der angewandten Spannung stellt die Spannung ein, welche an dem Taster 31 der Aufzeichnungseinrichtung 15 angelegt wird. Für die Art des Einstellens der angewandten Spannung ist z.B. die Einstelleinrichtung 11 der angewandten Spannung ausgestattet mit: einer Einrichtung zum Eingeben einer anfangs angewandten Spannung V₀, einer Stufenspannung ΔV, welche stufenweise angewandt wird, und der Anzahl n₀ von Anwendungen; und einer Vorrichtung zum Betreiben einer angewandten Spannung V = V₀ + ΔV × n (n ≤ n₀), und die angewandte Spannung V wird automatisch abhängig von der Anzahl von Anwendungen berechnet.
Die Einstelleinrichtung 12 der angewandten Zeitdauer stellt die angewandte Zeitdauer der Spannung ein, welche an dem Taster 31 der Aufzeichnungseinrichtung 15 angewendet wird. Für die Art des Einstellens der angewandten Zeitdauer ist beispielsweise die Einstelleinrichtung 12 der angewandten Zeitdauer ausgestattet mit: einer Einrichtung zum Eingeben einer anfangs angewandten Zeitdauer T₀, einer Stufenzeitdauer ΔT, welche stufenweise angewendet wird, und der Anzahl m₀ der Anwendungen; und einer Einrichtung zum Betreiben einer angewandten Zeitdauer T = T₀ + ΔT × m (m ≤ m₀), und die angewandte Zeitdauer T wird automatisch abhängig von der Anzahl der Anwendungen berechnet.
Die Aufzeichnungssteuereinrichtung 13 steuert die Aufzeichnungseinrichtung 15, um das Polarisationsgebiet auf der Grundlage der angewandten Spannung V, welche an der Einstelleinrichtung 11 der angewandten Spannung eingestellt ist, und der angewandten Zeitdauer T, welche an der Einstelleinrichtung 12 der angewandten Zeitdauer eingestellt ist, zu bilden. Außerdem zeichnet die Aufzeichnungssteuereinrichtung 13 die Daten der angelegten Spannung V und der angewandten Zeitdauer T an der Aufzeichnungseinrichtung 14 der angewandten Spannung/angewandten Zeitdauer in der Form auf, welche in der Lage ist, dem gebildeten Polarisationsgebiet zu entsprechen, wann immer das Polarisationsgebiet gebildet wird. Gleichzeitig werden die anfangs angewandte Spannung V₀ und die anfangs angewandte Zeitdauer T₀ als die kleinste Spannung und Pulsbreite eingestellt, welche das Polarisationsgebiet auf der Grundlage des koerzitiven elektrischen Feldes des dielektrischen Materials 35 und umgekehrt dazu bilden kann.
Die Aufzeichnungseinrichtung 14 der angewandten Spannung/angewandten Zeitdauer zeichnet die angewandte Spannung V und die angewandte Zeitdauer T auf, welche angewendet werden, wenn das Polarisationsgebiet gebildet wird, in einer Form, welche in der Lage ist, dem gebildeten Polarisationsgebiet zu entsprechen. Wenn das optimale Polarisationsgebiet für das Aufzeichnen aus den Polarisationsgebieten heraus, welche durch die Kombinationen von verschiedenen angewandten Spannungen V und verschiedenen angewandten Zeitdauer T gebildet werden, erhalten wird, kann die Kombination der angewandten Spannung V und der angewandten Zeitdauer T, welche das optimale Polarisationsgebiet gebildet haben, bestimmt werden.
Die Aufzeichnungseinrichtung 15 ist vorgesehen, das Polarisationsgebiet unter Berücksichtigung eines dielektrischen Aufzeichnungsmediums 37 auf der Grundlage des Aufzeichnungszustands der Aufzeichnungssteuereinrichtung 13 zu bilden. Die Spannung wird durch den Taster 31 an der dielektrischen Substanz 35 des dielektrischen Aufzeichnungsmediums 37 angelegt, um den Fleck zu bilden. Die Aufzeichnungsbedingung bzw. der Aufzeichnungszustand ist die angewandte Spannung V und die angewandte Zeitdauer T, und deren Werte werden sequenziell durch die Einstelleinrichtung 11 der angewandten Spannung und die Einstelleinrichtung 12 der angewandten Zeitdauer verändert. Wann immer der Taster 31 und das dielektrische Aufzeichnungsmedium 37 den Fleck bilden, wird deren relative Position durch einen nicht dargestellten Bewegungsmechanismus bewegt, und sie bilden einen anderen Fleck mit einer nächsten Spannungsanwendungsbedingung bzw. -zustand in einem neuen Aufzeichnungsgebiet.
Die Messeinrichtung 16 des Fleckradius misst die Größe des Fleckes über ein an der Aufzeichnungseinrichtung 15 gebildetes Polarisationsgebiet. Als Messmittel werden das Verfahren zum Messen durch chemisches Ätzen der Aufzeichnungsoberfläche eines Aufzeichnungsmediums und das Detektieren der Differenz einer Ätzrate, das Verfahren zum Messen durch Anlegen einer Hochfrequenzspannung an einem dielektrischen Material durch ein AFM-Gerät und Detektieren der piezoelektrischen Antwort und das SNDM-Verfahren, welches von den Erfindern der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen wird, angewendet. Die Fleckradius-Messeinrichtung 16, welche in 1 gezeigt wird, rastert die dielektrische Substanz 35 mit dem Taster in der Richtung ab, welche mit einem L aus dem Alphabet gezeigt wird, was in der dritten Ausführungsform erklärt werden wird.
Die Fleckradius-Aufzeichnungseinrichtung 17 zeichnet sequenziell den Fleckradius eines Polarisationsgebietes 38 auf, welcher an der Fleckradius-Messeinrichtung 16 gemessen wird. Der Fleck wird in einer Form aufgezeichnet, welche der Information bezüglich der angewandten Spannung V und der angewandten Zeitdauer T, welche den Fleck bilden, entsprechen kann. Beispielsweise kann das Aufzeichnen der Größenordnung, welche der Größenordnung des Bildens entspricht, der Größenordnung der angewandten Spannung V und der angewandten Zeitdauer entsprechen, welche an der Aufzeichnungseinrichtung 14 der angewandten Spannung/der angewandten Zeitdauer aufgezeichnet ist.
Die Detektiereinrichtung 18 des optimalen Fleckes detektiert den stabilen und kleinsten Fleck an Daten, welcher in der Fleckaufzeichnungseinrichtung 17 aufgezeichnet ist. Als Detektierverfahren ist es denkbar, eine Berechnung durchzuführen, indem eine statistische Annäherung aus der Beziehung zwischen dem Fleckradius und der angewandten Zeitdauer T oder ein Bestimmen aus den Messdiagrammen des Fleckradius gegenüber der angewandten Zeitdauer T angewendet wird, wie dies in 4 bis 6 gezeigt wird, was später erläutert wird.
Die Bestimmungseinrichtung 19 der Aufnahmebedingung bestimmt die angewandte Spannung V und die angewandte Zeitdauer T, um den stabilen und kleinsten Fleck aus dem optimalen Fleck, welcher an der Optimalfleck-Detektiereinrichtung 18 detektiert wurde, und aus der angewandten Spannung V und der angewandten Zeitdauer T zu bilden, welche an der Aufzeichnungseinrichtung 14 der angewandten Spannung/angewandten Zeitdauer aufgezeichnet sind und welche für das Bilden des optimalen Fleckes eingestellt und angewendet werden. Diese optimale angewandte Spannung V und angewandte Zeitdauer T ist nicht auf aktuelle Einstellwerte begrenzt, sondern sie werden als deren Mittelwerte durch eine statistische Operation in einigen Fällen erhalten.
Die Ausgabeeinrichtung 20 gibt nach der Korrelation der Daten, welche in der Aufzeichnungseinrichtung 14 der angewandten Spannung/angewandten Zeitdauer aufgezeichnet sind, zusammen mit den Daten, welche in der Fleckradius-Aufzeichnungseinrichtung 17 aufgezeichnet sind, aus, und sie gibt auch die angewandte Spannung V, die angewandte Zeitdauer T und Ähnliches aus, welche erhalten werden, um den stabilen und kleinsten Fleck zu bilden. Als Ausgabegerät gibt es einen Personalcomputer, einen Drucker, einen Monitor und Ähnliches. Darüber hinaus ist es möglich, die optimale Aufnahmebedingung bzw. den optimalen Aufzeichnungszustand aus dem Ausgang abzuschätzen und zu erhalten, welcher die Beziehung zwischen dem Fleckradius, der angewandten Spannung V und der angewandten Zeitdauer T anzeigt.
Wie oben erklärt, ist es entsprechend dem Aufnahmebedingungs-Extraktionssystem des dielektrischen Aufzeichnungsmediums der vorliegenden Erfindung möglich, den Einstellzustand bzw. die Einstellbedingung der angewandten Spannung und der angewandten Zeitdauer zu erhalten, welche das stabile und das kleinste Polarisationsgebiet in Bezug auf das Material und die Dicke der dielektrischen Substanz und den Radius des Tasters bildet. Durch das Einstellen der Bedingung der angewandten Spannung und der angewandten Zeitdauer, welche aus einem Informationsaufzeichnungsgerät erhalten werden, welches das Material und die Dicke der gleichen dielektrischen Substanz besitzt, und des gleichen Taster-Radius wird es deshalb möglich, Information bei hoher Geschwindigkeit und mit hoher Dichte aufzuzeichnen.
Als Nächstes wird der Arbeitsablauf des Aufnahmebedingungs-Extraktionssystems 1 erklärt. Wie in 2 gezeigt wird, werden als Erstes Anfangswerte eingestellt, wie z.B. die anfangs angewandte Spannung V₀, welche zwischen dem Taster 31 und der Elektrode 36 angelegt wird, die Stufenspannung ΔV, die anfangs angewandte Zeitdauer T₀, die Stufenzeitdauer ΔT, die Anzahl n₀ des Einstellens der angewandten Spannung und die Anzahl m₀ des Einstellens der angewandten Zeitdauer (Schritt S101). Diese anfangs angewandte Spannung V₀ und anfangs angewandte Zeitdauer T₀ werden jeweils als die kleinste Spannung und Pulsbreite eingestellt, welche das Polarisationsgebiet im Gegensatz zu dem koerzitiven elektrischen Feld bilden können, welches aus dem dielektrischen Material 35 erhalten wird. Die angewandte Zeitdauer entspricht der Pulsbreite der angewandten Spannung.
Als Zweites wird die angewandte Spannung V = V₀ + ΔV × n eingestellt (Schritt S102). n ist die Anzahl der Einstellungen, und wenn n = 0 beim Start ist, wird die erste angewandte Spannung die Spannung V₀, welche anfangs eingestellt ist. Dann wird die angewandte Zeitdauer T = T₀ + ΔT × m eingestellt (Schritt S103). m ist die Anzahl der Einstellungen, und wenn m = 0 beim Start ist, wird eine erste angewandte Zeitdauer die Zeit T₀, welche anfangs eingestellt ist.
Nachdem die angewandte Spannung V und die angewandte Zeitdauer T eingestellt sind, wird die Spannung, welche einzustellen ist, an der Elektrode 31 für die Zeit, welche einzustellen ist, angelegt, und das Polarisationsgebiet wird in dem dielektrischen Aufzeichnungsmedium 37 gebildet (Schritt S104). Dieses Bilden des Polarisationsgebietes führt dazu, dass der Fleck des Polarisationsgebietes in der Größe gebildet wird, welche der angewandten Spannung V und der angewandten Zeitdauer T entspricht. Nach dem Schritt S104 bewegt sich der Taster 31 um eine vorher festgelegte Position zum Anwenden einer nächsten Spannung auf dem dielektrischen Aufzeichnungsmedium (Schritt S105).
Als Nächstes wird beurteilt, ob die Anzahl des Anwendens die Anzahl m₀ erreicht, welche anfangs eingestellt ist (Schritt S106). Falls diese nicht erreicht wird, kehrt der Arbeitsablauf zum Schritt S103 zurück, und das Bilden des Polarisationsgebietes wird mit der nächsten eingestellten angewandten Zeitdauer wiederholt.
Wenn die Anzahl der Anwendungen die Anzahl m₀ erreicht, welche anfangs eingestellt ist, dann wird beurteilt, ob die Anzahl der Anwendungen der Spannungen die Anzahl n₀ erreicht, welche anfangs eingestellt ist (Schritt S107). Wenn es diese nicht erreicht, nachdem die angewandte Zeitdauer T auf T₀ eingestellt ist (Schritt S108), dann kehrt der Arbeitsablauf zum Schritt S102 zurück, und das Bilden des Polarisationsgebietes wird mit der nächsten eingestellten angewandten Spannung wiederholt.
Gleichzeitig wird angenommen, dass die Ausführungsanzahl m des Einstellens der angewandten Spannung und die Ausführungsanzahl n des Einstellens der angewandten Zeitdauer auf einer vorher festgelegten Route während einer Arbeitsroutine gezählt werden. Die Einstellordnung der angewandten Spannung kann mit der der angewandten Zeitdauer ersetzt werden.
Nachdem die Ausführungsanzahl n des Einstellens der angewandten Spannung und die Ausführungsanzahl m des Einstellens der angewandten Zeitdauer die anfangs eingestellten Anzahlen n₀ und m₀ überschreiten, wodurch die Aufzeichnungsoperation vollendet wird, wird der Fleckradius des gebildeten Polarisationsgebietes gemessen (Schritt S109). Als Messung des Fleckradius werden das Verfahren des Messens durch chemisches Ätzen der Aufzeichnungsoberfläche eines Aufzeichnungsmediums und des Detektierens des Unterschiedes einer Ätzrate, das Verfahren des Messens durch Anlegen einer Hochfrequenzspannung an dem dielektrischen Material durch ein AFM-Gerät und des Detektierens der piezoelektrischen Antwort oder das SNDM-Verfahren benutzt.
Dann wird der optimale Fleckradius für den Aufzeichnungsvorgang aus einer Bedingungs- bzw. Zustandsverteilung des gebildeten Fleckradius ausgewählt. Der Fleck, der stabil ist und dessen Fleckradius der kleinste ist, wird gewählt und festgelegt, was später mit Bezug auf 4 bis 6 im Detail erläutert werden wird (Schritt S110).
Dann werden die angewandte Spannung V und die angewandte Zeitdauer T zur Zeit des Bildens des optimalen Fleckes für das Aufzeichnen aus der Aufzeichnungseinrichtung 14 der angewandten Spannung/der angewandten Zeitdauer ausgelesen, und die angewandte Spannung V und die angewandte Zeitdauer T der optimalen Fleckbildung für die Charakteristika und die Dicke des dielektrischen Materials und der Radius des Tasters, welche zur Zeit benutzt werden, werden bestimmt (Schritt S111).
Wie oben beschrieben, werden die angewandte Spannung V und die angewandte Zeitdauer der optimalen Fleckbildung für die Charakteristika und die Dicke des dielektrischen Materials und der Radius des Tasters extrahiert. Wenn sie für das Aufzeichnungsgerät angewendet werden, werden die extrahierte angewandte Spannung V und die extrahierte angewandte Zeitdauer T mit Bezug auf das Aufzeichnungsgerät eingestellt (Schritt S112), welches den gleichen Radiustaster besitzt wie der des dielektrischen Materials zur Zeit des Extrahierens, und es wird begonnen, die Information aufzuzeichnen (Schritt S113).
Der Arbeitsablauf des Aufnahmebedingungs-Extraktionsgerätes, welches oben erklärt wurde, ist nicht auf dieses begrenzt. Beispielsweise ist es auch vorstellbar, ein Verfahren zum Messen des Fleckradius zu benutzen, wann immer der Fleck gebildet wird, und Ähnliches.
Das stabile Polarisationsgebiet wird in dem Verfahren gebildet, welches in 3A bis 3C gezeigt wird. 3A zeigt die Bedingung bzw. den Zustand, dass Aufzeichnungssignale der angewandten Spannung V und der angewandten Zeitdauer T von einer Aufzeichnungssignalquelle 41 an das dielektrische Aufzeichnungsmedium 37 angelegt werden, welches mit der dielektrischen Substanz 35 und der Elektrode 36 ausgestattet ist, über den Taster 31, welcher ein hemisphärisches Endteil besitzt, dessen Radius a ist. Es zeigt den Zustand, dass ein Polarisationsgebiet 38a nur an dem Endteil des Tasters 31 gebildet wird und dass die angewandte Spannung V und die angewandte Zeitdauer T nicht ausreichend sind. Der Fleck bei diesem Zustand ist instabil und verschwindet.
3B zeigt, dass die Spitze eines Polarisationsgebietes 38b die rückwärtige Oberfläche der dielektrischen Substanz 35 erreicht, und sogar in diesem Zustand ist die Stabilität bezüglich des Informationsaufzeichnens nicht ausreichend.
3C zeigt den Zustand, dass ein Polarisationsgebiet 38 die rückwärtige Oberfläche der dielektrischen Substanz 35 vollständig erreicht und dadurch den Fleck formt, welcher im Wesentlichen den gleichen Radius besitzt wie den des Tasters 31, und dass das Gebiet vollständig polarisiert ist. Dieser Zustand ist stabil, und er wird gehalten, ohne dass er als Information verschwindet. Dieses Polarisationsgebiet 38, welches den kleinsten Radius besitzt, wird durch die angewandte Spannung V und die angewandte Zeitdauer erhalten, welche durch die oben beschriebene Aufzeichnungsbedingungsextraktion, welche angewendet wird, bestimmt wird. Gleichzeitig zeigt 3D eine Stärkeverteilung eines elektrischen Feldes in der dielektrischen Substanz 35 durch den Taster 31, und die Polarisation schreitet entlang dieses elektrischen Feldes fort.
Beispiele des Messens der angewandten Spannung, der angewandten Zeitdauer und des Fleckradius und des Detektierens des optimalen Fleckradius werden mit Bezug auf 4 bis 6 erläutert. Es kann angenommen werden, dass diese Figuren beispielsweise durch einen Drucker der Ausgabevorrichtung 20 in 1 ausgegeben werden.
4 ist der Fall für eine angewandte Spannung von 12 V und einen Radius von 25 nm für den Taster. 4 zeigt, dass der Fleckradius bei einer kürzeren Zeit als einem Punkt P1, ungefähr bei einer angewandten Zeitdauer der Spannung von 1000 nsec, schnell abnimmt. Die kürzere Zeit als diese Zeit entspricht den Zuständen bzw. Bedingungen in 3B und 3A, und der gebildete Fleck ist instabil und für die Informationsaufzeichnung nicht geeignet. Der Punkt P1 und die längere Zeit entsprechen dem Zustand in 3C und der Fleck, welcher im Wesentlichen den gleichen Radius besitzt wie der Radius des Tasters, wird gebildet. Die angewandte Zeitdauer, welcher die kürzeste unter diesen ist, d.h. die Pulsbreite ist klein und eine Aufzeichnungsgeschwindigkeit ist schnell, wird als eine Bedingung bzw. ein Zustand angewendet.
5 ist der Fall für eine angewandte Spannung von 15 V und einen Radius des Tasters von 25 nm. 5 zeigt, dass der Fleckradius schnell bei kürzerer Zeit als ein Punkt P2, ungefähr bei einer angewandten Zeitdauer der Spannung von 100 nsec, abnimmt. Bei einer kürzeren Zeit als dieser Zeit ist der Fleck, welcher auf die gleiche Weise, wie oben erwähnt, gebildet wird, instabil und für die Informationsaufzeichnung nicht geeignet, während der Fleck, welcher im Wesentlichen den gleichen Radius wie der Radius des Tasters besitzt, beim Punkt P2 gebildet wird. Gleichzeitig nimmt, wenn die angewandte Zeitdauer der Spannung auf 10000 nsec ansteigt, der Fleckradius zu, dies ist jedoch nicht vorzuziehen, da dies die Aufzeichnungsdichte vermindert und da dieses das Gebiet ist, welches die Aufzeichnungsgeschwindigkeit vermindert.
6 ist der Fall für eine angewandten Spannung von 18 V und einen Radius des Tasters von 25 nm. 6 zeigt, dass der Fleckradius bei kürzerer Zeit als ein Punkt P3, ungefähr bei einer angewandten Zeitdauer der Spannung von 20 nsec, schnell abnimmt. Bei einer kürzeren Zeit als dieser Zeit ist der auf die gleiche Weise, wie oben erwähnt, gebildete Fleck instabil und für das Informationsaufzeichnen nicht geeignet, während der Fleck, welcher im Wesentlichen den gleichen Radius wie der Radius des Tasters besitzt, beim Punkt P3 gebildet wird. Gleichzeitig, da die angewandte Zeitdauer der Spannung auf 10000 nsec zunimmt, nimmt der Fleckradius zu, jedoch ist es nicht vorzuziehen, da dies auch die Aufzeichnungsdichte und die Aufzeichnungsgeschwindigkeit vermindert.
Da die optimale angewandte Zeitdauer unter Berücksichtigung jeder angewandten Spannung bestimmt wird und die angewandte Spannung höher ist, ist die angewandte Zeitdauer kürzer, d.h. die Aufzeichnungsgeschwindigkeit wird höher. Jedoch hängt die angewandte Spannung von einer Leistungsgegebenheit des Informationsaufzeichnungsgerätes ab, und es ist notwendig, die Entladung abhängig von der Dicke der dielektrischen Substanz und die dielektrische Konstante zwischen dem Taster und der Elektrode zu berücksichtigen, so dass es notwendig ist, die optimale angewandte Spannung und die optimale angewandte Zeitdauer, wie es die Gegebenheiten erfordern, zu bestimmen.
7 ist eine schematische Zeichnung, welche eine Beziehung zwischen der Dicke der dielektrischen Substanz und einer Minimalspannung zeigt, welche das Polarisationsgebiet umkehrt, mit einer Form des Tasters als Parameter. Unsere Forschung zeigt, dass es eine Ähnlichkeit innerhalb der Form des Tasters, der Dicke des dielektrischen Aufzeichnungsmediums, der Gebietsgröße, der Umkehrspannung in dem Polarisationsgebiet und Ähnlichem gibt. Deshalb sind, sogar wenn der Radius des Tasters 25 nm und die Dicke der dielektrischen Substanz 2000 Å in 7 ist, die Dinge die gleichen, und dies zeigt an, dass das kleine Polarisationsgebiet entsprechend dem kleinen Radius des Tasters erhalten wird.
(II) Zweite Ausführungsform
Als Nächstes wird eine zulässiger Bereich des Fleckradius auf der Grundlage des kleinsten und stabilen Polarisationsgebietes und der angewandten Zeitdauer der Spannung anhand von 8 und 9 erklärt. Es ist nützlich, die Größe des Polarisationsgebietes zu bestimmen, welches stabiler ist, und einen Grad an Freiheit für das Einstellen der angewandten Zeitdauer zu erhalten, während die Begrenzung der Aufzeichnungsgeschwindigkeit oder der Aufzeichnungsdichte beibehalten wird. Gleichzeitig ist 8 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen dem Fleckradius und der angewandten Zeitdauer der Spannung zeigt, wenn bestimmte zulässige Werte bezüglich des optimalen Fleckradius, welcher beispielsweise in 5 gezeigt wird, eingestellt werden. 9 ist ein Flussdiagramm, welches den Arbeitsablauf des Aufnahmebedingungs-Extraktionssystems, welches in 2 gezeigt wird, zeigt, wenn die zulässigen Werte unter Berücksichtigung des optimalen Fleckradius eingestellt werden.
Wie in 8 gezeigt wird, wird bei dem Fleckradius des Polarisationsgebietes der zulässige Bereich Δr₁ in der Plus-Richtung und der zulässige Bereich Δr₂ in der Minus-Richtung auf der Grundlage des Radius r₀ des Punktes P₂ eingestellt, bei welchem der stabile und der kleinste Fleckradius erhalten werden kann. Δr₁ und Δr₂ werden durch die Aufzeichnungsdichte eines Informationsaufzeichnungsgerätes begrenzt. Um ein stabileres und größeres Polarisationsgebiet zu erhalten, ist es wichtig, Δr₁ einzustellen. Nimmt man an, dass die angewandte Zeitdauer der Spannung t₂ ist, welche dem Punkt entspricht, wo der Wert des Radius Δr₀ + Δr₁ und die gemessene Fleckkurve einander schneiden, ist es zulässig, selektiv die angewandte Zeitdauer der Spannung zwischen der angewandten Zeitdauer t₁ der Spannung entsprechend dem Punkt P₂ und der angewandten Zeitdauer t₂ der Spannung einzustellen. Deshalb ist es möglich, willkürlich die angewandte Zeitdauer der Spannung einzustellen, während die Begrenzung der Aufzeichnungsgeschwindigkeit eines Informationsaufzeichnungsgerätes beibehalten wird.
Wie in 9 gezeigt wird, kann der Arbeitsablauf des Aufnahmebedingungs-Extraktionssystems durch Einfügen der Schritte 110a, 110b und 110c zwischen den Schritten 100 und 111 in dem Arbeitsablauf erreicht werden, welcher in 2 gezeigt wird. Beim Schritt 110a werden Δr₁ und Δr₂, welche in 8 gezeigt werden, eingestellt. Beim Schritt 110b wird der Fleckradiusbereich für das Aufzeichnen bestimmt. Beim Schritt 110c wird der Bereich der angewandten Zeitdauer der Spannung für das Aufzeichnen eingestellt. Im Anfangszustand werden zuvor die Bereiche Δr₁ und Δr₂ bestimmt und vorher abhängig von der Begrenzung der Aufzeichnungsdichte eingegeben. Auf der Grundlage dieser Bedingungen werden die konkrete angewandte Spannung und die angewandte Zeitdauer beim Schritt 111 bestimmt. Die anderen Schritte sind die gleichen wie diejenigen in 2, und die Erklärung wird daher weggelassen.
(III) Anwendungsbeispiel
Als Nächstes wird das Informationsaufzeichnungsgerät, welches mit den Einstelleinrichtungen zum Einstellen der angewandten Spannung und der angewandten Zeitdauer versehen ist, welche das Aufzeichnungsbedingungs-Extraktionssystem des dielektrischen Aufzeichnungsmediums eines Anwendungsbeispiel der vorliegenden Erfindung extrahiert hat, erklärt.
Wie in 10 gezeigt wird, ist ein Aufzeichnungsgerät 3 ausgestattet mit: dem dielektrischen Aufzeichnungsmedium 37, welches mit der dielektrischen Substanz 35 und der Elektrode 36 ausgestattet ist; dem Taster 31; einer Elektrode 51; einem AC-(Wechselstrom-)Signalgenerator 52; einem Aufzeichnungssignalgenerator 53; einer Einstelleinrichtung 11 der angewandten Spannung; einer Einstelleinrichtung 12 der angewandten Zeitdauer; einem Ad dierglied 54; einem Oszillator 55; einem FM-(Frequenzmodulations-)Demodulator 56; einer Signaldetektiereinrichtung 57; einer Induktion L; einer Induktion La; und einer Kapazität Ca. Offensichtlich ist es mit anderen verschiedenen allgemeinen Funktionen wie das Informationsaufzeichnungsgerät ausgestattet; jedoch ist deren Erklärung weggelassen.
Das dielektrische Aufzeichnungsmedium 37 ist ein Medium zum Aufzeichnen von Information, und dessen Form kann verschieden sein, wie z.B. in Form einer Disk bzw. Platte, in Form eines Bandes, in Form einer Karten und Ähnlichem. Außerdem kann es in eine Vielzahl von Gebieten aufgeteilt sein, um Aufzeichnungsflächen zu liefern. Als dielektrische Substanz 35 dient ein dünner Film aus dielektrischem Material, wie z.B. Lithium, Tantalat oder Ähnliches. Die Elektrode 36 ist eine Elektrode zum Empfangen des elektrischen Feldes, welches an die dielektrische Substanz 35 angelegt wird.
Der Taster 31 ist ein hemisphärisches bzw. halbkugeliges Glied, welches einen vorher festgelegten Radius am Ende besitzt, und wenigstens seine Oberfläche besitzt eine Leitfähigkeit. Beim Aufnehmen der Information wird Spannung an diesen Taster angelegt, um das Polarisationsgebiet in der dielektrischen Substanz 35 zu bilden. Auf der anderen Seite wird beim Wiedergeben das Polarisationsgebiet durch den Taster 31 spurenförmig abgefahren, um die aufgezeichnete Information aufzunehmen.
Die Elektrode 36 dient dazu, das hochfrequente elektrische Feld mit der Erde zu verbinden, welches an dem Mikrogebiet der dielektrischen Substanz 35 angelegt ist, wenn ein Hochfrequenzsignal, welches bei dem Oszillator 55 oszilliert, dem Taster 31 zugefügt wird.
Der AC- bzw. Wechselstromsignalgenerator 52 ist eine Einrichtung zum Erzeugen eines AC-Signals, welches an dem Taster 31 angelegt wird, und es dient dazu, sicher ein Lesesignal durch Anlegen eines alternierenden elektrischen Feldes an dem Mikrogebiet der dielektrischen Substanz 35 zu trennen und das Lesesignal zu modulieren, wenn die Information gelesen wird. Darüber hinaus spannt es das Aufzeichnungssignal von dem Aufzeichnungssignalgenerator 53 vor, legt es an den Taster 31 an und zeichnet die Information auf. Der Unterschied der Kapazität Cs, welcher dem Polarisationszustand entspricht, löst eine Oszillati onsfrequenz aus, welche zu modulieren ist, und das Demodulieren dieser gestattet das Überwachen, ob eine genaue Aufzeichnungsoperation durchgeführt wird. Wenn die Information aufgezeichnet wird, ist SW 1 mit einem Anschluss a verbunden, und wenn die Information geschrieben wird, ist SW 1 mit einem Anschluss b verbunden.
Die Einstelleinrichtung 11 für die angewandte Spannung ist eine Einrichtung zum Einstellen der angewandten Spannung, welche ein Signal für das Anlegen an der dielektrischen Substanz 35 ist, wie dies in der ersten Ausführungsform erklärt wird, und die angewandte Spannung wird eingestellt, um das Polarisationsgebiet zu bilden, welches in der Lage ist, mit der höchsten Dichte bezüglich der dielektrischen Substanz 35 aufzuzeichnen. Die optimale angewandte Spannung wird entsprechend der Erklärung in der ersten Ausführungsform festgelegt.
Die Einrichtung 12 der angewandten Zeitdauer ist eine Einrichtung für das Einstellen der angewandten Zeitdauer der angewandten Spannung, welche ein Signal zum Anlegen an der dielektrischen Substanz 35 ist, wie dies in der ersten Ausführungsform erklärt wird, wie es auch der Fall für die Einstelleinrichtung 11 der angewandten Spannung ist, und die angewandte Zeitdauer wird eingestellt, um das Polarisationsgebiet zu bilden, welches in der Lage ist, mit der höchsten Dichte bezüglich der dielektrischen Substanz 35 aufzuzeichnen, oder die angewandte Zeitdauer wird eingestellt, um das Polarisationsgebiet zu bilden, welches die Größe innerhalb des Bereiches besitzt, welcher entsprechend der Begrenzung der Aufzeichnungsgeschwindigkeit oder der Aufzeichnungsdichte des Aufzeichnungsgerätes 3 der dielektrischen Information bestimmt wird. Die optimale angewandte Zeitdauer wird entsprechend der Erklärung in der ersten Ausführungsform bestimmt.
Der Aufzeichnungssignalgenerator 53 wandelt Information, welche in dem dielektrischen Aufzeichnungsmedium 37 aufzuzeichnen ist, in ein Signal mit einer geeigneten Form zum Aufzeichnen. Ein Spannungspegel, eine Pulsbreite und Ähnliches werden entsprechend der Bedingung bzw. dem Zustand an der Einstelleinrichtung 11 der angewandten Spannung und der Einstelleinrichtung 12 der angewandten Zeitdauer umgeändert.
Das Addierglied 54 addiert das Signal zum Aufzeichnen von dem Aufzeichnungssignalgenerator 53 zu dem AC-Signal von dem AC-Signalgenerator 52, um es zu modulieren und an dem Taster 31 anzulegen.
Der Oszillator 55 erzeugt ein Signal, um die Frequenz der aufgezeichneten Information und des Aufnehmers zu modulieren. Die Oszillationsfrequenz wird beispielsweise auf ungefähr 1 GHz eingestellt.
Die Induktion La und die Kapazität Ca stellen ein Filter zum Abschneiden niedriger Frequenzen dar, welches installiert ist, um zu verhindern, dass sich das AC-Signal des AC-Signalgenerators 52 mit dem Oszillator 55 überlagert. Die Oszillationsfrequenz des Oszillators ist ungefähr 1 GHz, und sogar wenn das AC-Signal des AC-Signalgenerators 52 in der Größenordnung von MHz ist, kann ein primäres LC-Filter es im Wesentlichen trennen. Darüber hinaus ist das Erhöhen der Frequenz in Bezug auf die Datenübertragungsrate günstig, und in dem Fall kann eine Filterkonstante, welche dafür geeignet ist, gewählt werden.
Die Induktion L stellt eine Resonanzschaltung mit der Kapazität Cs entsprechend dem Polarisationsgebiet unterhalb des Tasters 31 dar. Das Verändern der Kapazität Cs verändert die Resonanzfrequenz und bringt das Oszillationssignal des Oszillators 55 dazu, frequenzmoduliert zu sein. Durch das Demodulieren dieser Frequenzmodulation kann die aufgezeichnete Information ausgelesen werden. Obwohl die Kapazität Ca in der Resonanzschaltung ist, ist die Kapazität Cs verglichen mit der Kapazität Ca extrem klein, so dass die Kapazität Cs hauptsächlich ein dominanter Faktor bezüglich der Oszillationsfrequenz ist, und der Effekt des leitenden Ca kann vernachlässigt werden.
Der FM-Modulator 56 demoduliert das Oszillationssignal des Oszillators 55, frequenzmoduliert durch die Resonanzschaltung, welche durch die Induktivität L und die Kapazität Cs gebildet ist. Eine typische FM-Detektiereinrichtung wird dafür hergenommen.
Die Signaldetektiereinrichtung 57 detektiert synchron das bei dem FM-Demodulator 56 demodulierte Signal, indem es das AC-Signal des AC-Signalgenerators 52 als ein synchrones Signal nutzt, wobei dadurch die aufgezeichnete Information wiedergegeben wird.
Als Nächstes wird der Aufnahmebetrieb des Informationsaufzeichnungsgerätes 3 erklärt. Der SW 1 ist mit dem Anschluss b verbunden. Als Erstes wird die Information, welche aufzuzeichnen ist, in den Aufzeichnungssignalgenerator 53 eingegeben. Außerdem wird der Pegel der angewandten Spannung an der Einstelleinrichtung 11 der angewandten Spannung eingestellt, und die angewandte Zeitdauer der angewandten Spannung wird an der Einstelleinrichtung 12 der angewandten Zeitdauer eingestellt. Sie werden in den Aufzeichnungssignalgenerator 53 eingegeben. Bei dem Aufzeichnungssignalgenerator 53 wird die Information, welche aufzuzeichnen ist, in ein vorher festgelegtes Format gewandelt, welches für das Aufzeichnen geeignet ist, und sie wird ausgegeben, wie der angewandte Spannungspegel und die angewandte Zeitdauer eingestellt sein müssen, d.h. als ein digitales Aufzeichnungssignal mit der Pulsbreite. Gleichzeitig wird das Einstellen des angewandten Spannungspegels und der angewandten Zeitdauer, d.h. der Pulsbreite, durchgeführt, indem das Verfahren benutzt wird, welches in der ersten Ausführungsform erklärt wird.
Das Aufzeichnungssignal von dem Aufzeichnungssignalgenerator 53 wird an dem Taster 31 über die Induktivität La angelegt, und das Polarisationsgebiet wird auf einem vorher festgelegten Teil der dielektrischen Substanz 35 durch das elektrische Feld gebildet, welches zwischen dem Taster 31 und der Elektrode 36 erzeugt ist, und so wird die Information aufgezeichnet. Dann wird der Taster 31 oder das dielektrische Aufzeichnungsmedium 37 relativ zueinander durch einen nicht dargestellten Mechanismus bewegt, und dann wird die Information aufgezeichnet.
Ein Aufzeichnungsmonitor moduliert die Oszillationsfrequenz des Oszillators 55 durch die Resonanzschaltung der Induktivität L und der Kapazität Cs entsprechend dem gebildeten Polarisationsgebiet, demoduliert dieses modulierte Signal an dem FM-Demodulator 56 und detektiert es synchron an der Signaldetektiereinrichtung 57 mit dem AC-Signal des AC-Signalgenerators 52 als das synchrone Signal.
Als Nächstes wird der Wiedergabebetrieb des Informationsaufzeichnungsgerätes 3 erklärt. Der SW 1 ist an dem Anschluss a angeschlossen. Das AC-Signal wird an den Taster 31 von dem AC-Signalgenerator 52 angelegt. Dieses AC-Signal wird das synchrone Signal bei der synchronen Detektierung. Wenn der Taster 31 in Spuren auf dem Polarisationsgebiet entlangfährt, wird die Kapazität Cs detektiert, wobei die Resonanzschaltung durch die Kapazität Cs und die Induktivität L aufgebaut ist, und die Oszillationsfrequenz des Oszillators 55 wird mit der Resonanzfrequenz frequenzmoduliert. Dieses frequenzmodulierte Signal wird an dem FM-Demodulator 56 demoduliert, es wird synchron an der Signaldetektiereinrichtung 57 mit dem AC-Signal des AC-Signalgenerators 52 als synchrones Signal detektiert, und die aufgezeichnete Information wird wiedergegeben.
Als ein Gerät, welches für das synchrone Detektieren der Signaldetektiereinrichtung 57 hergenommen wird, gibt es einen Lock-in-Verstärker. Wie in 11 gezeigt wird, ist er ausgestattet mit: Eingangsanschlüssen T1 und T2; einem Verstärker 61; einem Wellenformgestalter 62; In-Phase-Verteilern 63 und 64; einem 90-Grad-Phasenschieber 65; Mischern 66 und 67, welche Multiplier sind; Tiefpassfiltern 68 und 69; und Ausgangsanschlüssen T3 und T5.
Der Verstärker 61 verstärkt ein Demodulationssignal, welches über den Eingangsanschluss T1 eingegeben ist, und gibt es an den In-Phase-Verteiler 63 aus. Der In-Phase-Verteiler 63 verteilt das verstärkte Demodulationssignal in Phase und gibt es an die Mischer 66 und 67 aus. Auf der anderen Seite formt ein Wellenform-Former 62 ein Standardsignal, welches über den Eingangsanschluss T2 eingegeben ist, in eine Rechteckwelle und gibt es an den In-Phase-Verteiler 64 aus. Der In-Phase-Verteiler 64 verteilt das Standardsignal, welches von dem Wellenform-Former 62 in Phase ausgegeben wird, und gibt es an den Mischer 67 und den 90-Grad-Phasenschieber 65 aus. Der 90-Grad-Phasenschieber 65 verschiebt das Standardsignal nur bei 90 Grad der Frequenz des Demodulationssignals und gibt es an den Mischer 66 aus. Der Mischer 66 multipliziert und mischt das Demodulationssignal und das Standardsignal, welches nur bei 90 Grad verschoben ist, wandelt es in ein Signal, welches die Summe und die Differenz zwischen der Frequenz des Demodulationssignals und der Frequenz des Standardsignals besitzt, und gibt es an das Tiefpassfilter 68 aus. Das Tiefpassfilter 68 lässt nur ein DC- (Gleichstrom-)Signal von den eingegebenen Signalen nach dem Mischen durch und gibt eine Ausgangsspannung Va1 an den Ausgangsanschluss T3 aus. Der Mischer 67 multipliziert und mischt das Standardsignal und das Demodulationssignal, wandelt es in ein Signal, welches die Summe und die Differenz zwischen der Frequenz des Demodulationssignals und der Frequenz des Standardsignals ist, und gibt es an das Tiefpassfilter 69 aus. Das Tiefpassfilter 69 lässt nur das DC-(Gleichstrom-)Signal unter den eingegebenen Signalen nach dem Mischen durch und gibt eine Ausgangsspannung Va2 an den Ausgangsanschluss T4 aus.
Das von einer Schaltung aufgenommene Signal, welches die Funktion in dieser Art besitzt, wird mit dem AC-Signal des AC-Signalgenerators 52 als das synchrone Signal wiedergegeben, und die aufgezeichnete Information wird wiederhergestellt. Gleichzeitig ist das für das synchrone Detektieren benutzte Verfahren nicht auf diesen Lock-in-Verstärker begrenzt.
Das obige Informationsaufzeichnungsgerät wird anhand des Gerätes beschrieben, welches einen Taster besitzt, aber ein Gerät, welches eine Vielzahl von Tastern besitzt, ist auch benutzbar. In diesem Fall muss der AC-Signalgenerator 52 die Funktion besitzen, die voneinander unterschiedliche Oszillationsfrequenz für jeden Taster zu liefern.
Außerdem kann bezüglich des dielektrischen Aufzeichnungsmediums dessen Form unterschiedlich sein, wie z.B. in Form einer Disk bzw. Platte, in Form eines Bandes, in Form einer Karte und Ähnlichem.

Claims

Aufnahmebedingungs-Extraktionssystem (1) eines dielektrischen Aufnahmemediums (37) zum Erhalten einer Anwendungsspannung und einer Anwendungszeitdauer, um eine Anwendungsspannung und eine Anwendungszeitdauer zu prüfen, welche zum Aufnehmen einer Information auf das dielektrische Aufnahmemedium (37) geeignet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmebedingungs-Extraktionssystem (1) aufweist: eine Anwendungsspannungs-Einstellvorrichtung (11) zum Einstellen einer Vielzahl von Spannungsbereichen, welche auf das dielektrische Aufnahmemedium (37) auf der Basis eines Eingabespannungswertes angewendet werden; eine Anwendungszeitdauer-Einstellvorrichtung (12) zum Einstellen einer Anwendungszeitdauer auf der Basis eines Eingabezeitdauerwertes; eine Polarisationsbereich-Bildungsvorrichtung (15) zum Bilden einer Vielzahl von Polarisationsbereichen in dem dielektrischen Aufnahmemedium (37) durch wiederholtes Ausführen der Spannungsanwendung auf dem dielektrischen Aufnahmemedium (37) mit einer Probe (31), wobei jede Spannungsanwendung für die eingestellte Anwendungszeitdauer ausgeführt wird, wobei eine Anwendungsspannung in jeder der Spannungsanwendung in Bezug auf die eingestellte Anwendungsspannungen geändert wird; eine Messvorrichtung (16) zu Messen von Größen der Vielzahl von in dem dielektrischen Aufnahmemedium (37) gebildeten Polarisationsbereichen; eine Punktradius-Detektiervorrichtung (18) zum Detektieren eines Polarisationsbereiches, welcher zum Aufnehmen einer Information geeignet ist, unter der Vielzahl der Polarisationsbereiche, die in dem dielektrischen Aufnahmemedium (37) gebildet sind, auf der Basis einer Beziehung zwischen den gemessenen Größen der Vielzahl der Polarisationsbereiche und der eingestellten Anwendungsspannungen; und eine Ausgabevorrichtung (20) zum Ausgeben einer Anwendungsspannung und einer Anwendungszeitdauer entsprechend des detektierten Polarisationsbereiches.
Aufnahmebedingungs-Extraktionssystem (1) des dielektrischen Aufnahmemediums (37) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anwendungsspannungs-Einstellvorrichtung (11) aufweist: eine Vorrichtung zum Einstellen einer Anfangsspannung der Anwendungsspannung; eine Vorrichtung zum Einstellen einer Stufenspannung, welche zu der Anfangsspannung addiert wird; und eine Vorrichtung zum Einstellen der Anzahl des Addierens der Stufenspannung, und dass die Anwendungsspannungs-Einstellvorrichtung (11) sequenziell die Stufenspannung zu der Anwendungsspannung addiert, sooft der Polarisationsbereich gebildet wird, und automatisch die Anwendungsspannung einstellt bis diese die eingestellte Anzahl erreicht.
Aufnahmebedingungs-Extraktionssystem (1) eines dielektrischen Aufnahmemediums (37) zum Erhalten einer Anwendungsspannung und einer Anwendungszeitdauer, welche zum Aufnehmen einer Information auf das dielektrische Aufnahmemedium geeignet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmebedingungs-Extraktionssystem (1) aufweist: eine Anwendungsspannungs-Einstellvorrichtung (11) zum Einstellen einer Vielzahl von Spannungsbereichen, welche auf das dielektrische Aufnahmemedium (37) auf der Basis eines Eingabespannungswertes angewendet werden; eine Anwendungszeitdauer-Einstellvorrichtung (12) zum Einstellen einer Anwendungszeitdauer auf der Basis eines Eingabezeitdauerwertes; eine Polarisationsbereich-Bildungsvorrichtung (15) zum Bilden einer Vielzahl von Polarisationsbereichen in dem dielektrischen Aufnahmemedium (37) durch wiederholtes Ausführen der Spannungsanwendung auf dem dielektrischen Aufnahmemedium (37) mit einer Probe (31), wobei jede Spannungsanwendung für die eingestellte Anwendungszeitdauer ausgeführt wird, wobei eine Anwendungszeitdauer in jeder der Spannungsanwendung in Bezug auf die eingestellte Anwendungszeitdauern geändert wird; eine Messvorrichtung (16) zu Messen von Größen der Vielzahl von in dem dielektrischen Aufnahmemedium (37) gebildeten Polarisationsbereichen; eine Punktradius-Detektiervorrichtung (18) zum Detektieren eines Polarisationsbereiches, welcher zum Aufnehmen einer Information geeignet ist, unter der Vielzahl der Polarisationsbereiche, die in dem dielektrischen Aufnahmemedium (37) gebildet sind, auf der Basis einer Beziehung zwischen den gemessenen Größen der Vielzahl der Polarisationsbereiche und der eingestellten Anwendungszeitdauern; und eine Ausgabevorrichtung (20) zum Ausgeben einer Anwendungsspannung und einer Anwendungszeitdauer entsprechend des detektierten Polarisationsbereiches.
Aufnahmebedingungs-Extraktionssystem (1) des dielektrischen Aufnahmemediums (37) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anwendungszeitdauer-Einstellvorrichtung (12) aufweist: eine Vorrichtung zum Einstellen einer Anfangszeitdauer der Anwendungszeitdauer; eine Vorrichtung zum Einstellen einer Stufenzeitdauer, welche zu der Anfangszeitdauer addiert wird; und eine Vorrichtung zum Einstellen der Anzahl des Addierens der Stufenzeitdauer, und dass die Anwendungszeitdauer-Einstellvorrichtung (11) sequenziell die Stufenzeitdauer zu der Anwendungszeitdauer addiert, sooft der Polarisationsbereich gebildet wird, und automatisch die Anwendungszeitdauer einstellt bis diese die eingestellte Anzahl erreicht.
Aufnahmebedingungs-Extraktionssystem (1) des dielektrischen Aufnahmemediums (37) nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass die Punktradius-Detektiervorrichtung (18) die Detektion durch Auswählen eines Polarisationsbereiches mit einer Stabilität und einer geringsten Größe unter der Viel zahl der in dem dielektrischen Aufnahmemedium (37) gebildeten Polarisationsbereiche durchführt.
Aufnahmebedingungs-Extraktionssystem (1) des dielektrischen Aufnahmemediums (37) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmebedingungs-Extraktionssystem (1) weiter eine Bedingungsbestimmungsvorrichtung (19) zum Bestimmen einer Anwendungsspannung und einer Anwendungszeitdauer entsprechend dem Polarisationsbereich, der durch die Punktradius-Detektiervorrichtung als eine für das Aufnehmen einer Information geeignete Anwendungsspannung und Anwendungszeitdauer gewählt worden sind.
Aufnahmebedingungs-Extraktionssystem (1) des dielektrischen Aufnahmemediums (37) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmebedingungs-Extraktionssystem (1) weiter eine Bedingungsbestimmungsvorrichtung (19) zum Bestimmen eines erlaubten Bereiches einer Größe eines Polarisationsbereiches auf der Basis der Größe des Polarisationsbereiches, der von der Punktradius-Detektiervorrichtung (18) ausgewählt wurde, und zum Bestimmen einer Anwendungsspannung und einer Anwendungszeitdauer entsprechend einem Polarisationsbereich mit einer Größe innerhalb des erlaubten Bereiches aufweist.
Aufnahmebedingungs-Extraktionssystem (1) des Aufnahmemediums (37) nach einem der Ansprüche 1–7, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmebedingungs-Extraktionssystem weiter eine Speichervorrichtung (14) aufweist zum Speichern von: der Anwendungsspannung, welche durch die Anwendungsspannungs-Einstellvorrichtung (11) eingestellt ist; die Anwendungszeitdauer, welche durch die Anwendungszeitdauer-Einstellvorrichtung (12) eingestellt ist; und die Größe des Polarisationsbereiches, der durch die Messvorrichtung (16) gemessen ist.
Aufnahmebedingungs-Extraktionssystem (1) des dielektrischen Aufnahmemediums (37) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichervorrichtung (14) weiter eine Information, welche ein Material des Aufnahmemediums (37) indiziert, eine Information, welche eine Dicke des dielektrischen Aufnahmemediums (37) indiziert, und eine Information speichert, die einen Radius der Probe (31) indiziert.
Aufnahmebedingungs-Extraktionssystem (1) des dielektrischen Aufnahmemediums (37) nach einem der Ansprüche 1–9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabevorrichtung (20) die eingestellte Anwendungsspannung, die eingestellte Anwendungszeitdauer und die Größe des Polarisationsbereiches, der von der Messvorrichtung (16) gemessen ist, entsprechend einem vorbestimmten Format ausgibt.
Aufnahmebedingungs-Extraktionssystem (1) des dielektrischen Aufnahmemediums (37) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Punktradius-Detektiervorrichtung (18) die Detektion auf der Basis der von der Speichervorrichtung (14) gespeicherten Informationen durchführt.
Aufnahmebedingungs-Extraktionssystem (1) des dielektrischen Aufnahmemediums (37) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabevorrichtung (20) eine Information ausgibt, die den Polarisationsbereich indiziert, der von der Punktradius-Detektiervorrichtung (18) ausgewählt wurde, und eine Information ausgibt, die die Größe des Polarisationsbereiches indiziert, der von der Detektiervorrichtung ausgewählt wurde, zusammen mit einer Information, die die Anwendungsspannung entsprechend dem von der Punktradius- Detektiervorrichtung (18) ausgewählten Polarisationsbereiches indiziert und eine Information ausgibt, die die Anwendungszeitdauer entsprechend dem von der Punktradius-Detektiervorrichtung (18) ausgewählten Polarisationsbereiches indiziert.
Aufnahmebedingungs-Extraktionssystem (1) des dielektrischen Aufnahmemediums (37) nach einem der Ansprüche 1–12, dadurch gekennzeichnet, dass die Anwendungsspannungs-Einstellvorrichtung (11) die Anwendungsspannung derart einstellt, dass eine Intensität eines elektrischen Feldes, das auf dem Aufnahmemedium (37) durch Anwenden der Anwendungsspannung gebildet wird, eine Intensität eines elektrischen Coercivfeldes eines elektrischen Materials des dielektrischen Aufnahmemediums (37) übersteigt.
Aufnahmebedingungs-Extraktionssystem (1) des dielektrischen Aufnahmemediums (37) nach einem der Ansprüche 1–13, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrisches Material des dielektrischen Aufnahmemediums (37) ein Ferroelektrikum ist.
Aufnahmebedingungs-Extraktionssystem (1) des dielektrischen Aufnahmemediums (37) nach einem der Ansprüche 1–14, dadurch gekennzeichnet, dass ein dielektrisches Material des dielektrischen Aufnahmemediums (37) ein LiTaO₃ ist.
Aufnahmebedingungs-Extraktionssystem (1) des dielektrischen Aufnahmemediums (37) nach einem der Ansprüche 1–15, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (16) die Größe des Polarisationsbereiches unter Verwendung einer nichtlinearen Raster-Dielektrikum-Mikroskopie misst.