DE68926602T2 - Gerät und Verfahren zur Aufzeichnung und Wiedergabe und Aufzeichnungsmedium für das Aufzeichungs- und Wiedergabeverfahren - Google Patents

Gerät und Verfahren zur Aufzeichnung und Wiedergabe und Aufzeichnungsmedium für das Aufzeichungs- und Wiedergabeverfahren

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Aufzeichnungsmaterial, das geeignet ist zum Schreiben von Daten mit Hilfe einer Sonde, mit der das genannte Material abgetastet wird, und zum Lesen von Daten durch Messen eines Tunnelstromes zwischen dem Material und einer Sonde. Die Erfindung stellt auch ein Informationsaufzeichnungsverfahren, ein Informationswiedergabeverfahren, ein Verfahren zum Aufzeichnen und Löschen und eine Vorrichtung zum Aufzeichnen, Wiedergeben und/oder Löschen bereit. Die Erfindung setzt Bestrahlung mit elektromagnetischen Wellen und das Anlegen eines elektrischen Feldes während der Aufzeichnung ein und führt die Wiedergabe durch Nachweis eines Tunnelstromes durch.
  • Speichermaterialien finden weit verbreitete Anwendung in der elektronischen Industrie und sind in Computern und damit zusammenhängenden Vorrichtungen, in Videoplatten und digitale Audioplatten eingebaut. Die Entwicklung von Speichermaterialien war Thema umfangreicher Forschung in den letzten Jahren. Obwohl die Leistung, die für ein Speichermaterial erforderlich ist, vom Gebiet abhängt, in dem es an gewendet wird, werden die im allgemeinen erforderlichen Leistungseigenschaften wie folgt skizziert:
  • (1) Hohe Aufzeichnungsdichte und große Aufzeichnungskapazität
  • (2) hohe Ansprechgeschwindigkeit beim Aufzeichnen und bei der Wiedergabe
  • (3) niedriger Verbrauch elektrischer Energie und
  • (4) hohe Produktivität und niedrige Kosten.
  • Bisher bestanden Speichermaterialien hauptsächlich aus Halbleitern und magnetischen Materialien. Kürzlich wurden als Ergebnis des Fortschrittes in der Lasertechnologie billige Aufzeichnungsmaterialien hoher Dichte entwickelt, die einen optischen Speicher unter Verwendung eines dünnen Filmes, eines organischen Färbematerials, eines Fotopolymers und dergleichen einsetzen.
  • Das Rastertunnelmikroskop (im folgenden als STM bezeichnet) wurde kürzlich entwickelt und ermöglicht die direkte Beobachtung elektronischer Strukturen von Oberflächenatomen oder -molekülen eines Leiters. Es kann eine Auflösung von 0,3 nm erbringen [G. Binning et al., Phys. Rev. Lett. 49 (1982), 57]. Kürzlich wurde ein Experiment unter Verwendung eines STMs durchgeführt, bei dem eine impulsförmige Spannung zwischen einer Sondenelektrode und einem elektrisch leitfähigen Material angelegt wurde, um die Oberfläche des elektrisch leitfähigen Materials lokal zu bearbeiten und dann die Änderung der Gestalt oder des Zustandes der Oberfläche zu lesen [J. S. Foster et al., Nature 331 (1988), 324]. Weiter wurde STM zur Untersuchung der Schalteigenschaften und der Korrektureigenschaften organischer Moleküle verwendet [A. Aviram et al., Chem. Phys. Lett. 146 (1988), 490].
  • Konventionelle optische Speicher besitzen bei der praktischen Verwendung, selbst wenn die mit der höchsten Dichte und der größten Aufzeichnungskapazität ausgewählt wurden, eine Aufzeichnungskapazität von maximal 10&sup8; Bit/cm², was allmählich nicht mehr ausreichend ist für die Bildaufzeichnung in modernen Computern und Videogeräten. Obwohl STM zur Aufzeichnung und zur Wiedergabe mit einer Bitgröße, die in der Größenordnung eines interatomaren oder intermolekularen Abstandes liegt (0,5 bis 50 nm), verwendet werden kann, ist dies vom Gesichtspunkt der Wiedergabefähigkeit oder Stabilität her nicht zufriedenstellend und seine Aufzeichnungs- und Löschmechanismen wurden noch nicht entwickelt. Weiter kann, wenn durch STM auf ein Molekül zu gegriffen wird, um seine elektrischen Eigenschaften meßbar zu machen, die Aufzeichnung manchmal durch die Wiedergabeoperation beeinträchtigt werden (Spannungsanlegen), weil sowohl Aufzeichnung wie auch Wiedergabe durch Anlegen einer Spannung durchgeführt werden. Deshalb ist STM nicht zufriedenstellend für Speicheranwendungen.
  • Das Problem, mit dem sich die Erfindung befaßt besteht deshalb darin, eine Aufnahme-/Wiedergabevorrichtung bereitzustellen, in der eine Aufzeichnung mit verbesserter Wiedergabefähigkeit und Stabilität durch geführt werden kann, und die eine große Aufzeichnungskapazität besitzt.
  • Dieses Problem wird gelöst durch die Bereitstellung eines Aufzeichnungsmaterials mit den Eigenschaften, die in Anspruch 1 der beigefügten Ansprüche beschrieben sind.
  • Die Erfindung beschäftigt sich auch mit einem Informationsaufzeichnungsverfahren, wie es in Anspruch 12 der beigefügten Ansprüche dargestellt ist, einem Informationswiedergabeverfahren, wie es in Anspruch 13 der beigefügten Ansprüche beschrieben ist, einem Aufzeichnungs-/Löschverfahren, wie es im beigefügten Anspruch 14 beschrieben ist, einer Aufzeichnungs-, Wiedergabe- und/oder Löschvorrichtung, wie sie in den Ansprüchen 15 oder 16 beschrieben ist, und einem Aufzeichnungslöschverfahren, wie es in Anspruch 17 beschrieben ist.
  • EP-A 0238759 offenbart eine Aufzeichnungs-/Wiedergabevorrichtung, die ein Aufzeichnungsmaterial aus einem organischen Charge-Transfer-Komplex, der Donormoleküle und Akzeptormoleküle enthält, in der Form eines dünnen Filmes umfaßt. Eine Spannung wird an den dünnen organischen Film durch ein Elektrodenpaar an gelegt, das Ladungsübertragung zwischen dem Donormolekül und dem Akzeptormolekül mit sich bringt. Informationen werden als Ergebnis der Änderung in optischen oder elektrischen Eigenschaften des organischen Dünnfilmes als Ergebnis der Ladungsübertragung aufgezeichnet. Selektive Bestrahlung mit Licht wird durchgeführt, während eine Spannung zwischen den Elektroden angelegt ist. Allerdings gibt es in dieser Beschreibung keine Offenbarung eines Aufzeichnungsmaterials, das für die Rastertunnelelektronenmikroskopie geeignet ist. Eine weitere optische Vorrichtung, die ein organisches Charge-Transfer-Material als Schalt- und Speichermaterial verwendet, ist in WO 84/03169 offenbart.
  • EP-A 0272935 offenbart eine Aufzeichnungsvorrichtung, die eine Sondenelektrode und ein Aufzeichnungsmaterial umfaßt, und die mit Rastertunnelelektronen - mikroskopie arbeitet. Von diesem Aufzeichnungsmaterial wird gesagt, daß es einen sogenannten "elektrischen Speichereffekt" besitzt aber dieser Effekt wird einfach dadurch erzeugt daß verschiedene Spannungen an das Aufzeichnungsmaterial angelegt werden.
  • Wie die Erfindung umgesetzt werden kann, wird nun nur mit Hilfe von Beispielen erklärt, und unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.
  • Fig. 1 veranschaulicht ein Blockdiagramm der Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Aufzeichnungs-/Wiedergabevorrichtung.
  • Fig. 2 veranschaulicht ein Blockdiagramm einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Aufzeichnungs-/Wiedergabevorrichtung.
  • Fig. 3 veranschaulicht ein Beispiel des Signals bei der Aufzeichnungsoperation.
  • Fig. 4 veranschaulicht ein Beispiel des Signals bei der Löschoperation.
  • Fig. 5 veranschaulicht das Prinzip des Aufzeichnens durch Speichermaterialien.
  • Fig. 6 zeigt ein Speichermaterial und das Prinzip des Löschens damit.
    • Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Die Erfindung wird im folgenden im Detail beschrieben.
  • Die Materialien, die in der Erfindung eingesetzt werden, sind solche, bei denen eine Elektronenverteilung im Molekül durch Bestrahlung mit einer elektromagnetischen Welle und Anlegen von Spannung geändert werden kann.
  • Ausführungsformen dieser Materialien schließen ein:
  • (1) Speichermaterialien, in denen ein Redoxpaar (ein Oxidations-/Reduktionspaar) innerhalb des Moleküls oder zwischen den Molekülen aufgrund von Isomerisierung in der molekularen Struktur durch Bestrahlung mit elektromagnetischen Wellen gebildet wird, und eine Elektronenverteilung im Molekül aufgrund von Protonenübertragung im Redoxpaar geändert wird, indem weiter ein elektrisches Feld angelegt wird, und
  • (2) Speichermaterialien, bei denen eine molekulare Verteilung im Molekül durch Bestrahlung mit elektromagnetischen Wellen und gleichzeitiges Anlegen einer elektrischer Spannung, die eine Schwellwertspannung überschreitet, geändert wird, um den Speichereffekt zu erzielen.
  • Ausführungsform (1) des Speichermaterials schließt insbesondere Azoverbindungen ein mit einer Chinongruppe und eine Hydrochinongruppe im Molekül, Styrolabkömmlinge mit einer Chinongruppe und einer Hydrochinongruppe im Molekül, Iminoverbindungen mit einer Chinongruppe und einer Hydrochinongruppe im Molekül, Azoverbindungen mit zwei Aminogruppen im Molekül, Styrolabkömmlinge mit zwei Aminogruppen im Molekül und Iminoverbindungen mit zwei Aminogruppen im Molekül. Beispiele der bevorzugten Verbindungen sind im folgenden dargestellt:
  • (In den Formeln stellen R&sub1; bis R&sub5; CH:&sub3;, C&sub2;H&sub3; oder Isopropyl dar und die Positionen von =O oder -OH stehen in ortho-, meta- oder para-Beziehung zueinander.) Die Verbindungen Nrr. 1, 2, 4 und 5 unter diesen sind besonders bevorzugt wegen einer hohen Fotoisomerisationswirkung.
  • Unter Verwendung dieser Materialien wird das Aufzeichnen/Wiedergeben/Löschen wie folgt durchgeführt.
  • Die Bestrahlung des Materials mit elektromagnetischen Wellen verursacht die Isomerisierung in der molekularen Struktur, wodurch ein Redoxpaar im Molekül gebildet wird, und nachfolgendes Anlegen einer Spannung verursacht Protonenübertragung innerhalb des Redoxpaares, was zu einer Änderung der intramolekularen Elektronenverteilung führt, wodurch der Übergang in den aufgezeichneten Zustand der Erfindung stattfindet.
  • Das Löschen wird durch Bestrahlen des aufgezeichneten Bereiches mit elektromagnetischen Wellen und gleichzeitigem Anlegen eines elektrischen Feldes in umgekehrter Richtung durch geführt, um eine umgekehrte Protonenübertragung zu bewirken.
  • Im nicht bestrahlten Zustand verursacht das Anlegen eines elektrischen Feldes an das Material keine Protonenübertragung und die sich daraus ergebende Änderung der intramolekularen Elektronenverteilung, da kein Redoxpaar vorhanden ist. So kann im hier eingesetzten Speichermaterial Aufzeichnen und Löschen durch Anlegen einer Spannung nur unter Bestrahlung mit einer elektromagnetischen Welle durchgeführt werden. Bei der Wiedergabe tritt, da das Material nicht bestrahlt wird, keine Änderung des aufgezeichneten und gelöschten Zustandes durch Anlegen eines elektrischen Feldes zwischen dem Speichermaterial und der Sonden für den Tunnelstromnachweis auf.
  • Ausführungsform (2) des Speichermaterials schließt Charge-Transfer-Komplexe eines Metalls mit einem organischen Elektronenakzeptor ein. Spezifische Beispiele sind zum Beispiel n-Octadecyltetracyanochinodimethan-Kupfer-Komplex (ODTCNQ/Cu), n-Dodecyltetracyanochinodimethan-Kupfer-Komplex (DDTCNQ/Cu), n-Octadecyltetracyanochinodimethan-Silber-Komplex (ODTCNQ/Ag), n-Dodecyltetracyanochinodimethan-Silber-Komplex (DDTCNQ/Ag) und ihre Derivate.
  • Durch Einsetzen dieser Materialien wird Aufzeichnen/Wiedergeben/Löschen wie folgt durchgeführt.
  • Aufzeichnung wird durchgeführt durch Anlegen einer Spannung an die Sondenelektrode, die eine Schwellwertspannung überschreitet, um einen Speichereffekt entsprechend der Information zu bewirken, während mit elektromagnetischen Wellen (oder Licht) bestrahlt wird, Wiedergeben wird durchgeführt durch Anlegen einer Spannung an die Sondenelektrode und Abtasten des Materials mit der Sondenelektrode unter Einhalten einer konstanten Entfernung zwischen dem Material und der Sondenelektrode und Nachweis der Änderung der Intensität des Stroms, der durch die Sondenelektrode fließt, und Löschen wird durchgeführt durch Einführen von Schwingungsenergie in das Material.
  • Ein solches Speichermaterial wird verwendet, indem es auf ein Elektrodenmaterial abgeschieden wird.
  • Als Elektrodenmaterial kann ein beliebiges Material verwendet werden, das in der Lage ist, einen Film zu bilden, der elektrische Leitfähigkeit und Glätte aufweist. Beispiele für geeignete Materialien sind Au/Pd, Pt, n&spplus;-Si, ITO und dergleichen.
  • Ein bevorzugtes Verfahren zum Abscheiden eines Speichermaterials auf eine Elektrode ist der Langmuir-Blodgett-Prozeß im Hinblick auf die Leichtigkeit der Bildung eines gleichmäßigen und fehlerlosen Dünnfilmes mit hoher Regelmäßigkeit.
  • Zum Projizieren einer elektromagnetischen Welle auf das Speichermaterial kann eine beliebige Quelle für elektromagnetische Wellen eingesetzt werden, die Licht mit einer Wellenlänge im Wellenlängenbereich vom sichtbaren bis zum infraroten Licht aussendet. Verschiedene Lichtquellen können nach Wunsch verwendet werden, wie zum Beispiel eine Xenonlampe, ein Helium-Neon-Laser, ein Argon- Laser, ein Halbleiterlaser und ein Kohlendioxid-Laser. Die angelegte Spannung kann in Verbindung mit der Lichtintensität variiert werden.
  • Fig. 1 veranschaulicht ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Aufzeichnungsvorrichtung, worin die Bezeichnungszahl 5 einen Sondenstromverstärker bezeichnet, 6 einen Servoschaltkreis bezeichnet zum Steuern des Feinjustiermechanismusses, 7, der ein Piezoelement einsetzt, um den Sondenstrom konstant zu halten, und 8 eine Energiequelle bezeichnet zum Anlegen einer impulsförmigen Spannung zwischen der Sondenelektrode 2 und der Elektrode 3 zum Aufzeichnen/Löschen.
  • Beim Anlegen einer impulsförmigen Spannung ändert sich der Sondenstrom schlagartig, so daß der Servoschaltkreis 6 den HALTE-Schaltkreis so ansteuert, daß er sich während der Änderung in einem EIN-Zustand befindet, um die Ausgabespannung konstant zu halten.
  • 9 bezeichnet eine XY-Abtastansteuerschaltung zur Steuerung der Bewegung der Sondenelektrode 2 in XY-Richtung. 10 bezeichnet einen Grobjustagemechanismus und 11 einen Grobjustageansteuerschaltkreis, der grob die Entfernung zwischen Sondenelektrode und Aufzeichnungsmaterial 1 steuert, so daß sich ein Sondenstrom von etwa 10&supmin;&sup9; A ergibt. Diese Mechanismen werden alle der zentralen Steuerung eines Mikrocomputers unterworfen 12. 13 bezeichnet eine Anzeigevorrichtung. 14 bezeichnet einen XY-Tisch. 15 und 16 bezeichnen jeweils Quellen für elektromagnetische Wellen.
  • Beispiele der mechanischen Leistung bezüglich der Bewegungssteuerung unter Einsatz eines Piezoelementes sind im folgenden vorgeführt.
  • Bereich der Feinbewegungssteuerung in Z-Richtung: 0,1 nm bis 1 nm
  • Bereich der Grobbewegungssteuerung in Z-Richtung: 10 nm bis 10 mm
  • Bereich der Abtastung in XY-Richtung: 0,1 nm bis 1 nm
  • Toleranz der Messung und Steuerung: kleiner als 0,1 nm
  • Die nachfolgend dargestellten Beispiele sind dazu gedacht, die Erfindung spezifisch zu veranschaulichen.
    • Beispiel 1
  • Fig. 1 veranschaulicht eine erfindungsgemäße Aufzeichnungs/Wiedergabevorrichtung. Die Sondenelektrode 2 ist aus Platin/Rhodium hergestellt. Die Sondenelektrode 2 wird im Feinbereich durch ein Piezoelement gesteuert, um die Entfernung (Z) von der Oberfläche der Aufzeichnungsschicht 101 einzuhalten und so den Strom auf einem konstanten Wert zu halten. Ein Feinbewegnngssteuermechanismus 7 ist so gestaltet, daß er die Bewegung der Sondenelektrode in Richtung der Ebene (XY) unter Beibehaltung der Entfernung Z im Feinbereich steuert. Die Sondenelektrode 2 ist in der Lage, direkt Informationen aufzuzeichnen, wiederzugeben und zu löschen. Das Aufzeichnungsmaterial wird auf einem XY-Tisch montiert und kann auf eine gewünschte Position bewegt werden.
  • Der Film aus Octadecyltetracyanochinodimethan-Kupfer-Komplex (ODTCNQ/Cu) wurde gemäß der folgenden Verfahrensweise gebildet. Eine Lösung aus 4 · 10&supmin;&sup6; M ODTCNQ/Cu in Acetonitril (ACN) wurde hergestellt. Die Lösung wurde bei 20ºC auf reinem Wasser ausgebreitet, und der Oberflächendruck wurde auf 20 mN/m zur Bildung eine monomolekularen Filmes auf der Oberfläche des Wassers angehoben. Ein Glasträger mit einem aufgedampften Gold- /Paladiumfilm (Au/Pd) von 300 Å Dicke, der vorher in die Wasserphase eingetaucht worden war, wurde langsam mit einer Geschwindigkeit von 5 mm/min in der Richtung senkrecht zur Wasseroberfläche herausgezogen, wobei der Oberflächendruck zur Bildung eines monomolekularen Filmes aus ODTCNQ/Cu auf dem Glasträger mit dem aufgedampften Au/Pd konstant gehalten wurde. Dies wurde als Aufzeichnungsmaterial 1 eingesetzt.
  • Das Experiment des Aufzeichnens/Wiedergebens/Löschens wurde durch Einsetzen des Aufzeichnungsmaterials 1 mit einem LB-Film aus einer monomolekularen Schicht ODTCNQ/Cu durchgeführt. Zuerst wurde das Aufzeichnungsmaterial 1 auf dem XY-Tisch 14 montiert und die Sondenelektrode 2 in einer visuell bestimmten Position angebracht. Die Entfernung Z zwischen der Sondenelektrode 2 und der Oberfläche der Aufzeichnungsschicht 101 wurde durch Anlegen der Spannung von 3 V zwischen der Au/Pd-Elektrode 3 und der Sonde und Überwachung des Stromes eingestellt. Beim Anlegen einer Spannung von +300 mV an die Sondenelektrode 2 wurde gefunden, daß der Strom nicht mehr als 1 pA betrug.
  • Nach Unterbrechen des Anlegens der Spannung wurde eine Aufzeichnung durch Bestrahlen des Aufzeichnungsmaterials 1 mit einem Licht einer Xenonlampe 15 und erneutes Anlegen einer Spannung von +5 V an die Sondenelektrode 2 durchgeführt. Es wurde gefunden, daß das Aufzeichnungsmaterial in einen EIN- Zustand überführt worden war, in dem die Elektrizität gut floß.
  • Die Bestrahlung mit Licht und das Anlegen der Spannung wurden unterbrochen und dann an der gleichen Position eine Spannung + 300 mV an die Sondenelektrode 2 zur Wiedergabe der Aufzeichnung angelegt. Es wurde gefunden, daß ein Strom von 5 nA an dieser Position floß, was das Beibehalten des EIN-Zustandes anzeigt, nämlich das Beibehalten der Aufzeichnung.
  • Nach Unterbrechen des Anlegens einer Spannung wurde ein Argonlaser 16 auf den Bereich mit der Aufzeichnung projiziert und Schwingungsenergie dort eingebracht. Die Schwingungsenergie bedeutet hier eine elektromagnetische Welle, die einen etwa um eine Größenordnung kleineren Energiewert besitzt als die elektromagnetischen Welle, die für die Aufzeichnung verwendet wurde. Danach wurde an der gleichen Position wieder eine Spannung von +300 mV an die Sondenelektrode 2 zur Wiedergabe der Aufzeichnung angelegt. Es wurde gefunden, daß ein Strom von nicht mehr als 1 pA floß, der einen Übergang in einen AUS- Zustand anzeigte, nämlich das Löschen der Aufzeichnung.
    • Beispiel 2
  • Die Aufzeichnungs-/Wiedergabevorrichtung, wie sie in Fig. 1 veranschaulicht wird, wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 eingesetzt.
  • Der Film aus Dodecyltetracyanochinodimethan-Kupfer-Komplex (DDTCNQ/Cu) wurde gemäß der folgenden Verfahrensweise gebildet. Eine Lösung von 4 · 10&supmin;&sup6; M DDTCNQ/Cu in Acetonitril (ACN) wurde hergestellt. Die Lösung wurde bei 20ºC auf reinem Wasser ausgebreitet, und der Oberflächendruck wurde auf 20 mN/m zur Bildung eine monomolekularen Filmes auf der Oberfläche des Wassers angehoben. Ein Glasträger mit einem aufgedampften Gold-/Paladiumfilm (Au/Pd) von 300 Å Dicke, der vorher in die Wasserphase eingetaucht worden war, wurde langsam mit einer Geschwindigkeit von 5 mm/min in der Richtung senkrecht zur Wasseroberfläche herausgezogen, wobei der Oberflächendruck zur Bildung eines monomolekularen Filmes aus DDTCNQ/Cu auf dem Glasträger mit dem aufgedampften Au/Pd konstant gehalten wurde. Dies wurde als Aufzeichnungsmaterial 1 eingesetzt.
  • Das Experiment des Aufzeichnens/Wiedergebens/Löschens wurde durch Einsetzen des Aufzeichnungsmaterials 1 mit einem LB-Film aus einer monomolekularen Schicht DDTCNQ/Cu durchgeführt. Zuerst wurde das Aufzeichnungsmaterial 1 auf dem XY-Tisch 14 montiert und die Sondenelektrode 2 in einer visuell bestimmten Position angebracht. Die Entfernung Z zwischen der Sondenelektrode 2 und der Oberfläche der Aufzeichnungsschicht 101 wurde durch Anlegen der Spannung von 3 V zwischen der Au/Pd-Elektrode 3 und der Sonde und Überwachung des Stromes eingestellt. Beim Anlegen einer Spannung von +300 mV an die Sondenelektrode 2 wurde gefunden, daß der Strom nicht mehr als 1 pA betrug.
  • Nach Unterbrechen des Anlegens der Spannung wurde eine Aufzeichnung durch Bestrahlen des Aufzeichnungsmaterials 1 mit einem Licht einer Xenonlampe 15 und erneutes Anlegen einer Spannung von +5 V an die Sondenelektrode 2 durchgeführt. Es wurde gefunden, daß das Aufzeichnungsmaterial in einen EIN- Zustand überführt worden war, in dem die Elektrizität gut floß.
  • Die Bestrahlung mit Licht und das Anlegen der Spannung wurden unterbrochen und dann an der gleichen Position eine Spannung + 300 mV an die Sondenelektrode 2 zur Wiedergabe der Aufzeichnung angelegt. Es wurde gefunden, daß ein Strom von 5 nA an dieser Position floß, was das Beibehalten des EIN-Zustandes anzeigt, nämlich das Beibehalten der Aufzeichnung.
  • Nach Unterbrechen des Anlegens einer Spannung wurde ein Argonlaser 16 auf den Bereich mit der Aufzeichnung projiziert und Schwingungsenergie dort eingebracht. Danach wurde an der gleichen Position wieder eine Spannung von +300 mV an die Sondenelektrode 2 zur Wiedergabe der Aufzeichnung angelegt. Es wurde gefunden, daß ein Strom von nicht mehr als 1 pA floß, der einen Übergang in einen AUS-Zustand anzeigte, nämlich das Löschen der Aufzeichnung.
    • Beispiel 3
  • Die Aufzeichnungs-/Wiedergabevorrichtung, wie sie in Fig. 1 veranschaulicht wird, wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 eingesetzt.
  • Der Film aus Octadecyltetracyanochinodimethan-Silber-Komplex (ODTCNQ/Ag) wurde gemäß der folgenden Verfahrensweise gebildet. Eine Lösung von 4 · 10&supmin;&sup6; M ODTCNQ/Ag in Acetonitril (ACN) wurde hergestellt. Die Lösung wurde bei 20ºC auf reinem Wasser ausgebreitet, und der Oberflächendruck wurde auf 20 mN/m zur Bildung eine monomolekularen Filmes auf der Oberfläche des Wassers angehoben. Ein Glasträger mit einem aufgedampften Gold-/Paladiumfilm (Au/Pd) von 300 Å Dicke, der vorher in die Wasserphase eingetaucht worden war, wurde langsam mit einer Geschwindigkeit von 5 mm/min in der Richtung senkrecht zur Wasseroberfläche herausgezogen, wobei der Oberflächendruck zur Bildung eines monomolekularen Filmes aus ODTCNQ/Ag auf dem Glasträger mit dem aufgedampften Au/Pd konstant gehalten wurde. Dies wurde als Aufzeichnungsmaterial 1 eingesetzt.
  • Das Experiment des Aufzeichnens/Wiedergebens/Löschens wurde durch Einsetzen des Aufzeichnungsmaterials 1 mit einem LB-Film aus einer monomolekularen Schicht ODTCNQ/Ag durchgeführt. Zuerst wurde das Aufzeichnungsmaterial 1 auf dem XY-Tisch 14 montiert und die Sondenelektrode 2 in einer visuell bestimmten Position angebracht. Die Entfernung Z zwischen der Sondenelektrode 2 und der Oberfläche der Aufzeichnungsschicht 101 wurde durch Anlegen der Spannung von 3 V zwischen der Au/Pd-Elektrode 3 und der Sonde und Überwachung des Stromes eingestellt. Beim Anlegen einer Spannung von +300 mV an die Sondenelektrode 2 wurde gefunden, daß der Strom nicht mehr als 1 pA betrug.
  • Nach Unterbrechen des Anlegens der Spannung wurde eine Aufzeichnung durch Bestrahlen des Aufzeichnungsmaterials 1 mit einem Helium-Neon-Laser anstelle des Licht einer Xenonlampe 15 und erneutes Anlegen einer Spannung von +3 V an die Sondenelektrode 2 durchgeführt. Es wurde gefunden, daß das Aufzeichnungsmaterial in einen EIN-Zustand überführt worden war, in dem die Elektrizität gut floß.
  • Die Bestrahlung mit Licht und das Anlegen der Spannung wurden unterbrochen und dann an der gleichen Position eine Spannung + 300 mV an die Sondenelektrode 2 zur Wiedergabe der Aufzeichnung angelegt. Es wurde gefunden, daß ein Strom von 5 nA an dieser Position floß, was das Beibehalten des EIN-Zustandes anzeigt, nämlich das Beibehalten der Aufzeichnung.
  • Nach Unterbrechen des Anlegens einer Spannung wurde ein Kohlendioxid-Laser anstelle des Argon-Lasers 16 auf den Bereich mit der Aufzeichnung projiziert und Schwingungsenergie dort eingebracht. Danach wurde an der gleichen Position wieder eine Spannung von +300 mV an die Sondenelektrode 2 zur Wiedergabe der Aufzeichnung angelegt. Es wurde gefunden, daß ein Strom von nicht mehr als 1 pA floß der einen Übergang in einen AUS-Zustand anzeigte, nämlich das Löschen der Aufzeichnung.
    • Beispiel 4
  • Die Aufzeichnungs-/Wiedergabevorrichtung, wie sie in Fig. 1 veranschaulicht wird, wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 eingesetzt.
  • Der Film aus Octadecyltetracyanochinodimethan-Silber-Komplex (ODTCNQ/Ag) wurde gemäß der folgenden Verfahrensweise gebildet. Eine Lösung von 4 · 10&supmin;&sup6; M ODTCNQ/Ag in Acetonitril (ACN) wurde hergestellt. Die Lösung wurde bei 20ºC auf reinem Wasser ausgebreitet, und der Oberflächendruck wurde auf 15 mN/m zur Bildung eine monomolekularen Filmes auf der Oberfläche des Wassers angehoben. Ein n&spplus;-Si-Träger, der vorher in die Wasserphase eingetaucht worden war, wurde langsam mit einer Geschwindigkeit von 5 mm/min in der Richtung senkrecht zur Wasseroberfläche herausgezogen, wobei der Oberflächendruck zur Bildung eines monomolekularen Filmes aus ODTCNQ/Ag auf dem n&spplus;-Si-Träger konstant gehalten wurde. Dies wurde als Aufzeichnungsmaterial 1 eingesetzt.
  • Das Experiment des Aufzeichnens/Wiedergebens/Löschens wurde durch Einsetzen des Aufzeichnungsmaterials 1 mit einem LB-Film aus einer monomolekularen Schicht ODTCNQ/Ag durchgeführt. Zuerst wurde das Aufzeichnungsmaterial 1 auf dem XY-Tisch 14 montiert und die Sondenelektrode 2 in einer visuell bestimmten Position angebracht. Die Entfernung Z zwischen der Sondenelektrode 2 und der Oberfläche der Aufzeichnungsschicht 101 wurde durch Anlegen der Spannung von 3 V zwischen der Elektrode (n&spplus;-Si) 3 und der Sonde und Überwachung des Stromes eingestellt. Beim Anlegen einer Spannung von +300 mV an die Sondenelektrode 2 wurde gefunden, daß der Strom nicht mehr als 1 pA betrug.
  • Nach Unterbrechen des Anlegens der Spannung wurde eine Aufzeichnung durch Bestrahlen des Aufzeichnungsmaterials 1 mit einem Helium-Neon-Laser 15 und erneutes Anlegen einer Spannung von +3 V an die Sondenelektrode 2 durchgeführt. Es wurde gefunden, daß das Aufzeichnungsmaterial in einen EIN-Zustand überführt worden war, in dem die Elektrizität gut floß.
  • Die Bestrahlung mit Licht und das Anlegen der Spannung wurden unterbrochen und dann an der gleichen Position eine Spannung + 300 mV an die Sondenelektrode 2 zur Wiedergabe der Aufzeichnung angelegt. Es wurde gefunden, daß ein Strom von 5 nA an dieser Position floß, was das Beibehalten des EIN-Zustandes anzeigt, nämlich das Beibehalten der Aufzeichnung.
  • Nach Unterbrechen des Anlegens einer Spannung wurde ein Kohlendioxid-Laser 16 auf den Bereich mit der Aufzeichnung projiziert und Schwingungsenergie dort eingebracht. Danach wurde an der gleichen Position wieder eine Spannung von +300 mV an die Sondenelektrode 2 zur Wiedergabe der Aufzeichnung angelegt. Es wurde gefunden, daß ein Strom von nicht mehr als 1 pA floß, der einen Übergang in einen AUS-Zustand anzeigte, nämlich das Löschen der Aufzeichnung.
    • Beispiel 5
  • Fig. 2 veranschaulicht ein Beispiel einer anderen Ausführungsform der Erfindung. In der Zeichnung wird Speichermaterial 103 (im folgenden beschrieben) durch den Langmuir-Blodgett-Prozeß oder ein anderes Verfahren auf eine elektrisch leitfähige, transparente Elektrode 102, wie zum Beispiel ITO (Indium- Zinnoxid), die auf einer Glasplatte 101 bereitgestellt ist, aufgeklebt. Weiter wird eine Sonde 104 bis auf ungefähr Subnanometerbereich an die gewünschte Position des Speichermaterials mit Hilfe einer Sondenpositioniersteuereinrichtung angenähert. Die Sonde 104 ist aus einem elektrolytisch polierten Wolframdraht, einem mechanisch geschnittenen Platindraht oder dergleichen gefertigt und besitzt eine scharfe Spitze (ein Krümmungsradius von weniger als 1 µm) und ist elektrisch leitfähig. Die Sondenpositioniersteuereinrichtung 105 umfaßt zum Beispiel ein PTZ-Element, und dient dazu, die Sonde 104 auf die gewünschte Position innerhalb einer Ebene und der Richtung der Normallinie im Speicherfeld zu bewegen.
  • Schreiben/Löschen wird in der folgenden Weise durchgeführt. Zuerst wird eine elektromagnetische Welle 108 auf das Speichermaterial 103 in der Speicherfläche durch den Glasträger 101 und die transparente Elektrode hindurch unter Betrieb der Quelle für elektromagnetische Wellen 107 mit der Linse 109 gemäß dem Signal vom Schreib-/Löschsignalgenerator 106 projiziert.
  • Gleichzeitig wird das Signal vom Schreib-/Löschsignalgenerator 106 an die transparente Elektrode 102 gesendet, um ein elektrisches Feld, das zwischen der transparenten Elektrode 102 und der Sonde 104 gebildet wird, an die gewünschte Position des Speichermaterials 103 anzulegen, so daß auf diese Wiese Schreiben oder Löschen durchgeführt wird.
  • Beispiele der Signale beim Schreiben sind in Figg. 3A bis 3C dargestellt. Fig. 3A zeigt ein Signal, das an die Sondenpositioniersteuereinrichtung 105 gegeben wird, wodurch die Sonde 104 auf die gewünschte Position in der Speicherfläche zu greift. Fig. 3B zeigt ein Betriebssignal für die Quelle für elektromagnetische Wellen. Fig. 3C zeigt ein Schreibsignal, das an das Speichermaterial gegeben wird. Das Schreiben wird an der Speicherposition durchgeführt, an der die beiden Signale gleichzeitig abgegeben werden (nämlich im Gebiet M in Fig. 3).
  • Beispiele von Signalen beim Löschen sind in Figg. 4A bis 4C dargestellt, die das Löschen im dem Gebiet veranschaulichen, in dem das Schreiben im Prozeß, der in Fig. 3 dargestellt ist, durchgeführt wurde. Figg. 4A und 4B sind die gleichen wie Figg. 3A und 3B, und Fig. 4C zeigt ein Löschsignal, das an das Speichermaterial gegeben wird. Das Löschen wird durchgeführt an einer Speicherposition, wo die zwei Arten von Signalen gleichzeitig gegeben werden (nämlich im Gebiet E in Fig. 4).
  • Das Auslesen wird in der folgenden Weise durchgeführt.
  • Eine Vorspannung wird durch eine Vorspannungsquelle 110 an die transparente Elektrode 102 auf dem Speichermaterial angelegt, und der Tunnelstrom 111, der zwischen dem Speichermaterial 103 und der Sonde 104 fließt, die sich dem Speichermaterial 103 auf Subnanometerbereich angenähert hat, wird mit Hilfe eines Stromnachweisschaltkreises 112 nachgewiesen. Die Tunnelstromintensität in einem beschriebenen Bereich (der sich im EIN-Zustand befindet) unterscheidet sich von der Intensität in einem Bereich ohne Aufzeichnungen oder in einem gelöschten Bereich (die sich im AUS-Zustand befinden) auf dem Speichermaterial 103, weil der Elektronenverteilungszustand auf der Oberfläche und im Inneren des Speichermaterials sich in den beiden Zuständen unterscheidet. Der Unterschied der Tunnelstromintensität wird durch eine Auslesebehandlungsschaltung 113 behandelt, wodurch ein Auslesesignal (EIN-AUS-Signale) bereitgestellt wird.
  • Beispiele der Signale bei der Ausleseoperation sind in Fig. 3D und Fig. 4D dargestellt. Fig. 3D zeigt das nachgewiesene Tunnelstromsignal, nachdem ein Beschreiben durchgeführt wurde, wie es beschrieben wurde unter Bezug auf Figg. 3A bis 3C, indem das gleiche Gebiet erneut abgetastet wird. In diesem Beispiel wächst der Tunnelstrom in den Bereichen an, die den beschriebenen Bereichen entsprechen. Fig. 4D zeigt das nachgewiesene Tunnelstromsignal, nachdem ein Löschen durchgeführt wurde, wie es unter Bezug auf Figg. 4A bis 4C beschrieben wurde, indem das gleiche Gebiet erneut abgetastet wurde.
  • Das in der Erfindung eingesetzte Speichermaterial und das Prinzip, nach dem dieses Material beschrieben/gelöscht wird, sind im folgenden beschrieben. Als Beispiel des Speichermaterials wird eine Azoverbindung ausgewählt, die die Struktur besitzt, die in Fig. 5A dargestellt ist (wobei die Positionen der Chinongruppen und der Hydrochinongruppen die ortho-, die meta- und die para- Positionen einschließen). Bestrahlung der Verbindung mit Licht einer Wellenlänge von 400 nm bewirkt Fotoisomerisation von der trans-Konfiguration in die cis-Konfiguration an der Azogruppe im Molekül, wodurch sich die Struktur ergibt, die in Fig. 5B dargestellt ist. Unter Beibehaltung der Bestrahlung mit Licht bewirkt das Anlegen eines elektrischen Feldes zwischen der transparenten Elektrode 102 und der Sonde 104 in der Richtung, die in der Zeichnung dargestellt ist, eine Protonenübertragung (H&spplus;) zwischen der Chinongruppe und der Hydrochinongruppe, die in einem Zustand mit Wasserstoffbindung vorliegen, wobei sich die Struktur ergibt, die in Fig. 5C dargestellt ist. Indem die Lichtbestrahlung unterbrochen wird, tritt erneut eine Fotoisomerisation von der cis- Konfiguration in die trans-Konfiguration auf, wodurch sich die Struktur ergibt, die in 5D dargestellt ist. Diese Struktur entspricht dem geschriebenen Zustand, der sich von der Struktur des Anfangszustandes, der in Fig. 5A dargestellt ist, in der intramolekularen Elektronenverteilung unterscheidet und durch die Protonenübertragung zwischen der Hydrochinongruppe und der Chinongruppe verursacht wurde. Als Ergebnis ändert sich die Gestalt der Tunnelbarriere zwischen der transparenten Elektrode 102 und der Sonde 104 entsprechend der Struktur, die in Fig. 5A (Anfangszustand) dargestellt ist, und der Struktur, die in Fig. 5D (beschriebener Zustand) dargestellt ist, was zu einer Änderung der Tunnelstromintensität führt, die unter Anlegen einer Vorspannung zwischen der transparenten Elektrode 102 und der Sonde 104 fließt. Der Nachweis dieser Änderung ermöglicht die Unterscheidung der Zustände der Moleküle (den Anfangszustand und den beschriebenen Zustand) an der Position, auf die die Sonde 104 zugreift. Ein Beispiel der nachgewiesenen Tunnelstromsignale ist in Fig. 3D dargestellt, was dem Fall in Fig 3A bis 3C entspricht, in dem der Tunnelstrom in dem Bereich, der sich im beschriebenen Zustand befindet, im Vergleich zum Ausgangszustand anwächst.
  • Das Löschen des beschriebenen Zustandes des Speichermaterials, das in Fig. 5 dargestellt ist, wird unter Bezug auf Fig. 6 erklärt. Bestrahlung der Verbindung mit der Struktur, die in Fig. 6A dargestellt ist, mit Licht einer Wellenlänge von 400 nm in einem geschriebenen Zustand verursacht Fotoisomerisation der Verbindung von der trans-Konfiguration in die cis-Konfiguration an der Azogruppe im Molekül, wodurch sich die Struktur ergibt, die in Fig. 6B dargestellt ist. Unter Beibehaltung der Lichtbestrahlung verursacht das Anlegen eines elektrischen Feldes zwischen der transparenten Elektrode 102 und der Sonde 104 in der Richtung, die in Fig. 6C dargestellt ist (in der Richtung entgegengesetzt zu der, die in Fig. 5C dargestellt ist) Protonenübertragung (H+) zwischen der Chinongruppe und der Hydrochinongruppe, die in einem Zustand mit Wasserstoffbindung vorliegen, wodurch sich die Struktur ergibt, die in Fig. 6C dargestellt ist. Beim Unterbrechen der Lichtbestrahlung tritt wieder eine Fotoisomerisation von der cis-Konfiguration in die trans-Konfiguration auf, wodurch sich die Struktur, die in Fig. 6C dargestellt ist, ergibt. Diese Struktur entspricht einem gelöschten Zustand, der der gleiche ist wie der Anfangszustand, der in Fig. 5A dargestellt ist. Das Löschen des geschriebenen Zustandes wird in dieser Weise durchgeführt. Ein Beispiel des nachgewiesenen Tunnelstromes ist in Fig. 4D dargestellt und entspricht Figg. 4A bis 4C. In der Position, in der einmal ein Schreiben und dann ein Löschen durchgeführt worden war, fällt der Tunnelstrom auf den gleichen Wert, den er im Anfangszustand aufwies.
  • Die Experimente des Aufzeichnens/Wiedergebens/Löschens wurden wiederholt mit dem Speichermaterial, das in Fig. 5 und Fig. 6 dargestellt ist, durch Einsetzen der Vorrichtung, die einen Aufbau besitzt, wie er in Fig. 2 dargestellt ist, in der gleichen Weise wie vorstehend beschrieben, durchgeführt. Das Ergebnis zeigte, daß Aufzeichnen/Löschen wenigstens etwa 100 mal wiederholt werden konnte, ohne Verschlechterung des Speichermaterials zu verursachen, und die Wiedergabe, ohne eine Änderung des Aufzeichnungs-/Löschzustandes zu verursachen.
  • Die in der Erfindung eingesetzten Speichermaterialien sind solche, die in der Lage sind, Fotoisomerisation zwischen einer trans-Konfiguration und einer cis- Konfiguration (oder zwischen einer syn-Konfiguration oder einer anti-syn- Konfiguration) bei Bestrahlung mit Licht, einzugehen. Solche Materialien schließen solche ein, die eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung oder Iminogruppe zusätzlich zu den Materialien besitzen, die in den vorstehend genannten Beispielen eingesetzt wurden und eine Azogruppe besitzen. Das Redoxpaar, das beim Anlegen eines elektrischen Feldes Protonenübertragung eingeht, schließt ein Wasserstoffbindungssystem zwischen zwei Aminogruppen zusätzlich zum Wasserstoffbindungssystem zwischen einer Chinongruppe und einer Hydrochinongruppe, das in den vorstehend beschriebenen Beispielen eingesetzt wurde, ein.
  • Wie vorstehend beschrieben, kann die erfindungsgemäße Aufzeichnungs-/Wiedergabevorrichtung, die auf dem Prinzip des STMs beruht, Aufzeichnung und Löschen durchführen durch Bestrahlen mit elektromagnetischen Wellen und Anlegen eines elektrischen Feldes an ein Speichermaterial durchführen und Wiedergabe durch Nachweis des Tunnelstroms durchführen, so daß sie es ermöglicht, Aufzeichnung und Wiedergabe mit hoher Kapazität ohne Änderung der Aufzeichnung bei der Wiedergabe mit Reproduzierbarkeit und Zuverlässigkeit durchzuführen. Bei einer Bitgröße von 10 nm für die Aufzeichnung ist eine große Kapazität einer Aufzeichnungs-/Wiedergabevorrichtung erreichbar, die bei immerhin 10¹² Bit/cm² liegt.
  • Weiter besitzt die Erfindung folgende Vorteile: Die Bildung eines monomolekularen Filmes in der Erfindung gemäß einem LB-Verfahren kann einen Film ergeben, der eine hervorragende Ordnung der Moleküle und eine hohe Dichte besitzt die für Aufzeichnungsmaterialien besonders hoher Dichte geeignet ist. Und ein fehlerhaftes Beschreiben wird zum Zeitpunkt der Wiedergabe verhindert, weil die Aufzeichnung unter Lichtbestrahlung durch geführt wird. Die Speicherstabilität ist hervorragend, weil das Löschen einer Aufzeichnung die Einleitung einer Schwingungsenergie erfordert.

Claims (17)

1. Aufzeichnungsmaterial, geeignet für das Schreiben von Daten mit Hilfe einer Sonde, mit der das Material abgetastet wird, und geeignet für das Lesen von Daten durch Messen eines Tunnelstromes zwischen dem Material und einer Sonde, wobei das Material (a) einen leitfähigen Träger und (b) eine Aufzeichnungsschicht, die vom Träger getragen wird und einen ersten und einen zweiten Zustand aufweist, zwischen denen hin und her geschaltet werden kann, umfaßt, wobei die Schicht durch Anlegen einer Spannung an die Sondenelektrode, Abtasten der Schicht mit der Sondenelektrode und Nachweis der Änderung des Stromes, der in der Sondenelektrode fließt, lesbar ist, indem der erste Zustand und der zweite Zustand die Erzeugung verschiedener Tunnelströme bewirken, wobei das Aufzeichnungsmaterial dadurch gekennzeichnet ist, daß das Schalten der Aufzeichnungsschicht vom ersten Zustand in den zweiten Zustand durch gleichzeitiges Anlegen einem Spannung und Bestrahlung mit elektromagnetischen Wellen geschieht, und dadurch gekennzeichnet ist, daß die Aufzeichnungsschicht folgendes umfaßt:
entweder
(i) eine Verbindung, die beim Umschalten auf die elektromagnetischen Wellen reagiert, indem sie eine isomere Struktur bildet, in der ein Redoxpaar innerhalb ihrer Moleküle oder zwischen ihren Molekülen vorliegt, das auf die Spannung durch Protonenübertragung im Redoxpaar reagiert, so daß die Wirkung der Spannung und der Bestrahlung mit elektromagnetischen Wellen darin besteht, daß die Elektronenverteilung in der Verbindung geändert wird, wobei die Verbindung ausgewählt ist aus:
(a) den Azoverbindungen mit einer Chinongruppe und einer Hydrochinongruppe im Molekül,
(b) den Styrolabkömmlingen mit einer Chinongruppe und einer Hydrochinongruppe im Molekül,
(c) den Iminoverbindungen mit einer Chinongruppe und einer Hydrochinongruppe im Molekül,
(d) den Azoverbindungen mit zwei Aminogruppen im Molekül,
(e) den Styrolabkömmlingen mit zwei Aminogruppen im Molekül und
(f) den Iminogruppen mit zwei Aminogruppen im Molekül,
oder
(ii) eine Verbindung, die einen Charge-Transfer-Komplex eines Metalles mit einem organischen Elektronenakzeptor darstellt, wobei der Komplex ausgewählt ist aus:
(a) dem n-Octadecyltetracyanochinodimethan-Kupfer-Komplex,
(b) dem n-Dodecyltetracyanochinodimethan-Kupfer-Komplex,
(c) dem n-Octadecyltetracyanochinodimethan-Silber-Komplex und
(d) dem n-Dodecyltetracyanochinodimethan-Silber-Komplex.
2. Material nach Anspruch 1, worin die Aufzeichnungsschicht, die die Verbindung (ii) enthält, durch Bestrahlung mit elektromagnetischen Wellen vom zweiten Zustand in den ersten Zustand geschaltet wird.
3. Material nach Anspruch 1, worin die Aufzeichnungsschicht, die die Verbindung (i) enthält, durch gleichzeitiges Anlegen einer Spannung mit im Vergleich zur Spannung für die Aufzeichnung entgegengesetzter Polarität und Einstrahlen von elektromagnetischen Wellen vom zweiten Zustand in den ersten Zustand geschaltet wird.
4. Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin der Träger transparent ist, so daß die Bestrahlung von der Seite des Materials erfolgen kann, die der Seite gegenüberliegt, die die Schicht trägt.
5. Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Schicht von einem glatten, elektrisch leitenden Träger aus Au/Pd, Pt, n&spplus;-Si oder ITO getragen wird.
6. Material nach Anspruch 5, worin der Träger aus Glas, das einen An/Pd-Film trägt, oder aus n&spplus;-Si besteht.
7. Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Aufzeichnungsschicht einen Langmuir-Blodgett-Film umfaßt.
8. Material nach einem der vorgehenden Ansprüche, worin die Verbindung einer der folgenden Formel (I) bis (VI) entspricht:
worin R&sub1; bis R&sub5; ein CH&sub3;-Gruppe, eine C&sub2;H&sub5;-Gruppe oder eine Isopropylgruppe darstellen und =O-Gruppen und -OH-Gruppen in der meta- und para-Position wie auch in der ortho-Position vorkommen können.
9. Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das mit digitaler Information beschrieben ist.
10. Material nach Anspruch 9, worin die Bitgröße der aufgezeichneten Information zwischen 0,5 und 50 nm liegt.
11. Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das mit 108 bis 10¹² Bits/cm² beschrieben ist.
12. Verfahren zum Aufzeichnen von Informationen, das folgende Schritte umfaßt
- Bereitstellen eines Aufzeichnungsmaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
- Heranführen einer elektrisch leitfähigen Sonde mit einer punktförmigen Spitze eng an die Aufzeichnungsschicht,
- Projizieren von ersten elektromagnetischen Wellen auf die Aufzeichnungsschicht,
- Anlegen einer ersten Spannung zwischen der Aufzeichnungsschicht und der leitfähigen Sonde zum Anlegen eines elektrischen Feldes an die Schicht und
- dadurch erfolgende Änderung der intramolekularen Elektronenverteilung in der Aufzeichnungsschicht, wodurch Informationen auf die Schicht geschrieben wird.
13. Verfahren zum Wiedergeben von Informationen, das folgende Schritte umfaßt:
- Bereitstellen eines Materials nach einem der Ansprüche 1 bis 11, beschrieben mit Informationen nach Anspruch 12,
- Heranführen einer elektrisch leitfähigen Sonde mit einer punktförmigen Spitze eng an die Aufzeichnungsschicht,
- Anlegen einer zweiten Spannung zwischen der Aufzeichnungsschicht und der leitfähigen Sonde zum Anlegen eines elektrischen Feldes an die Schicht und
- Nachweis eines Tunnelstroms, der durch die Aufzeichnungsschicht fließt, wodurch Informationen daraus ausgelesen werden.
14. Verfahren zum Löschen von aufgezeichneten Informationen, das folgende Schritte umfaßt:
- Bereitstellen eines Aufzeichnungsmaterials nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 11,
- Heranführen einer elektrisch leitfähigen Sonde mit einer punktförmigen Spitze eng an die Aufzeichnungsschicht,
- Projizieren von ersten elektromagnetischen Wellen auf die Anfzeichnungsschicht,
- Anlegen einer ersten Spannung zwischen der Aufzeichnungsschicht und der leitfähigen Sonde zum Anlegen eines elektrischen Feldes an die Schicht,
- Ändern der intramolekularen Elektronenverteilung einer Verbindung in der Aufzeichnungsschicht, wodurch Informationen auf die Schicht geschrieben wird
- Projizieren von zweiten elektromagnetischen Wellen auf einen beschriebenen Bereich der Aufzeichnungsschicht,
- Anlegen einer zweiten Spannung zwischen der Aufzeichnungsschicht und der leitfähigen Sonde zum Anlegen eines elektrischen Feldes an das Material und
- Löschen der geschriebenen Information.
15. Vorrichtung zum Durchführen von einer oder mehreren der Operationen Aufzeichnen, Wiedergeben und Löschen, umfassend:
- ein Aufzeichnungsmaterial,
- eine elektrisch leitfähige Sonde mit einer punktförmigen Spitze,
- eine Einrichtung zum Ändern der Entfernung zwischen der Sonde und dem Aufzeichnungsmaterial und
- eine Einrichtung zum Anlegen einer pulsförmigen Spannung zwischen dem Aufzeichnungsmaterial und der leitfähigen Sonde, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufzeichnungsmaterial eines ist, das in einem der Ansprüche 1 bis 11 beansprucht ist, und daß eine Einrichtung bereitgestellt ist zum Projizieren elektromagnetischer Wellen auf das Aufzeichnungsmaterial.
16. Vorrichtung zum Aufzeichnen, Wiedergeben und/oder Löschen nach Anspruch 15, das weiter eine Einrichtung zum Anlegen einer Vorspannung zwischen der Elektrode und der leitfähigen Sonde und eine Einrichtung zum Nachweisen des Stromes, der zwischen der Elektrode und der leitfähigen Sonde fließt umfaßt.
17. Verfahren zum Löschen von aufgezeichneten Informationen, das folgende Schritte umfaßt
- Bereitstellen eines Aufzeichnungsmaterials nach einem der Ansprüche 1, 2 und 4 bis 11,
- Heranführen einer elektrisch leitfähigen Sonde mit einer punktförmigen Spitze eng an die Aufzeichnungsschicht,
- Projizieren von ersten elektromagnetischen Wellen auf die Aufzeichnungsschicht,
- Anlegen einer ersten Spannung zwischen der Aufzeichnungsschicht und der leitfähigen Sonde zum Anlegen eines elektrischen Feldes an die Schicht,
- Ändern der intramolekularen Elektronenverteilung einer Verbindung in der Aufzeichnungsschicht, wodurch Informationen auf die Schicht geschrieben wird
- Projizieren von zweiten elektromagnetischen Wellen auf einen beschriebenen Bereich der Aufzeichnungsschicht und
- Löschen der geschriebenen Information.
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