DE69017552T2

DE69017552T2 - Substrat für Aufzeichnungsmedium, Aufzeichnungsmedium, Verfahren zur Herstellung dergleichen, Aufzeichnungs- und Wiedergabeeinrichtung und Verfahren zur Aufzeichnung, Wiedergabe und Löschen mit Gebrauch von einem solchen Aufzeichnungsmedium.

Info

Publication number: DE69017552T2
Application number: DE69017552T
Authority: DE
Inventors: Hisaaki Kawade; Hiroshi Matsuda; Yoko Morikawa
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-08-10
Filing date: 1990-08-10
Publication date: 1995-08-03
Anticipated expiration: 2010-08-11
Also published as: EP0412850A3; CA2022930A1; JPH03156749A; JP2859715B2; EP0412850A2; CA2022930C; EP0412850B1; DE69017552D1; US5396483A

Description

Hintergrund der Erfindung

Umfang der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Aufzeichnungsmaterial und einen Träger für das Aufzeichnungsmaterial, das für eine Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung verwendet werden soll, die Aufzeichnung und Wiedergabe durch Verwendung einer Abtastsonde leistet, wobei die Reproduzierbarkeit des Aufzeichnens und Wiedergebens von Informationen verbessert wird, und auch auf ein Verfahren zur Herstellung der genannten Gegenstände.
Auch bezieht sich die Erfindung auf ein Aufzeichnungs-, Wiedergabe- und Löschverfahren und eine Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung, die Aufzeichnung und Wiedergabe mit guter Reproduzierbarkeit durch die Verwendung eines derartigen Aufzeichnun gsm aterials leistet.

Stand der Technik

In den letzten Jahren bildeten die Verwendungen von Speichermaterialien den Kern der elektronischen Industrien, wie zum Beispiel Computer und die damit zusammenhängenden Arbeitsmittel, digitale Bildträger (Bildplatte, Videodisk), digitale Tonträger (CD, Audiodisk) und dergleichen, und die Entwicklungen solcher Materialien unterliegen der ständigen Weiterentwicklung. Die Leistungen, die für Speichermaterialien erforderlich sind, können abhängig vom Einsatz unterschiedlich sein, aber sie können im allgemeinen folgendes einschließen:
(1) hohe Dichte und große Aufzeichnungskapazität,
(2) schnelle Ansprechgeschwindigkeit bei Aufzeichnung und Wiedergabe,
(3) geringer Energieverbrauch,
(4) hohe Produktivität und geringe Kosten,
und so weiter.
Bisher herrschten Halbleiterspeicher oder Magnetspeicher vor, die magnetisches Material oder Halbleiter als Basismaterial einsetzten, aber mit dem Fortschritt der Lasertechnik tauchen nun preiswerte Aufzeichnungsmaterialien mit hoher Aufzeichnungsdichte, die optische Speicher durch die Verwendung organischer, dünner Filme, wie zum Beispiel eines organischen Farbstoffes, eines Fotopolymers und dergleichen, einsetzen, in diesem Bereich der Technik auf.
Andererseits wurde kürzlich ein Rastertunnelmikroskop (im folgenden als STM [Scanning Tunnel Microscope] abgekürzt) entwickelt, das in der Lage ist, die Elektronenstruktur der Atome auf der Oberfläche eines Leiters direkt zu beobachten [G. Binnig u. a., Helvetica Physica Acta, 55, 726 (1982)], und es wurde möglich, sowohl kristalline als auch amorphe Materialien mit hohem Auflösungsvermögen als räumliche Bilder zu vermessen. Nebenbei besitzt es den Vorteil, daß Beobachtungen bei niedriger Energie gemacht werden können, ohne daß dem Material Schaden durch Strom zugefügt wird. Weiter kann es an der Luft betrieben und auf verschiedene Materialien angewendet werden, und dadurch ist ein breiter Bereich von Anwendungen zu erwarten.
STM basiert auf dem Phänomen, daß ein Tunnelstrom fließt, wenn eine Sonde und eine elektrisch leitfähige Substanz mit einer dazwischen angelegten Spannung einander auf einen Anstand von ungefähr 1 nm angenähert werden. Dieser Strom reagiert sehr empfindlich auf die Abstandsänderung zwischen ihnen, und indem die Sonde so abtastet, daß der Tunnelstrom konstant gehalten werden kann, kann die Oberflächenstruktur des wirklichen Raumes nachgezeichnet werden und zur gleichen Zeit eine Vielzahl von Informationen über die gesamte Elektronenwolke der Atome auf der Oberfläche gelesen werden.
In diesem Fall beträgt das Auflösungsvermögen in der interplanaren Richtung ungefähr 1 Å. Daher ist es möglich, durch Anwenden des STM-Prinzips Aufzeichnung und Wiedergabe mit hoher Dichte in der Größenordnung eines interatomaren Abstandes (einige Å) ausreichend durchzuführen. Als ein Aufzeichnungs- und Wiedergabeverfahren wurde in diesem Fall ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem das Aufzeichnen durch Andern des Oberflächenzustandes einer entsprechenden Aufzeichnungsschicht unter Verwendung einer Teilchenstrahlung (Elektronenstrahlen, Ionenstrahlen) oder einer elektromagnetischen Welle hoher Energie, wie zum Beispiel Röntgenstrahlen, oder einer Energiestrahlung, wie zum Beispiel von sichtbarem Licht oder von UV-Strahlen und dergleichen, durchgeführt und die Wiedergabe durch STM bewirkt wird, und ein Verfahren, in dem ein Material mit einer Speicherwirkung für Umschalteigenschaften von Spannung und Strom, wie zum Beispiel eine organische Verbindung vom π-Elektronentyp oder ein Chalcogeniddünnffim, als Aufzeichnungsschicht verwendet wird, und Aufzeichnung und Wiedergabe unter Verwendung von STM und dergleichen geleistet werden (japanische Offenlegungsschriften Nr. 63-204531, Nr. 63-161552 und Nr. 63-161553).
Auch wurde in den letzen Jahren, ausgelöst durch eine derartige STM-Technik, wie sie vorstehend erwähnt wurde, ein Verfahren zum Messen verschiedener gegenseitiger Wechselwirkungen zwischen einer Sonde und einer zu prüfenden Probe erfiinden. Auch durch Einsatz einer solchen Abtastsonden können Aufzeichnung und Wiedergabe mit hoher Dichte geleistet werden. Zum Beispiel kann, indem ein Intramolekularkraftmikroskop (Intramolecular Force Microscope, im folgenden als AFM bezeichnet) verwendet wird, das die intramolekulare Kraft mißt, die zwischen einer Sonde und einer zu prüfenden Probe wirkt, seine Oberflächengestalt im atomarem Bereich ermittelt werden, sogar wenn das Aufzeichnungsmaterial vollständig isolierend ist.
Bei einem derartigen Aufzeichnungs- und Wiedergabeverfahren, wie es vorstehend beschrieben wurde, wird es beim Aufzeichnen und Wiedergeben einer großen Informationsmenge in der Praxis notwendig, eine Positionsnachweis- und - Korrektursteuerung (Einhalten einer Spur, Tracking) einer Sonde in der XY- Richtung (interplanaren Richtung eines Aufzeichnungsmaterials) zu leisten.
Bezug wird auch auf die Patentanmeldung EP-A 227395 der Anmelderin der vorliegenden Patentanmeldung genommen, die eine Aufzeichnungsvorrichtung, die eine Sondenelektrode, ein Aufzeichnungsmaterial mit einer elektrischen Speicherwirkung und eine Einrichtung zum Anlegen einer Schreibspannung, um eine Spannung auf das Aufzeichnungsmaterial von der Sondenelektrode aus anzulegen, umfaßt, und eine Wiedergabevorrichtung, die eine Sondenelektrode, ein Aufzeichnungsmaterial, das eine elektrische Speicherwirkung zeigt, oder ein Aufzeichnungsmaterial, das durch Energiestrahlung beschrieben wird, eine Einrichtung zum Anlegen einer Spannung, um eine Spannung anzulegen, die die Schwellwertspannung, die die elektrische Speicherwirkung auf dem Aufzeichnungsmaterial von der Sondenelektrode aus verursacht, nicht übersteigt, und eine Leseeinrichtung zum Lesen der Änderung der Strommenge, die durch das Aufzeichnungsmaterial läuft, umfaßt, offenbart
EP-A 0227395 und EP-A 0171068 beschreiben schon im wesentlichen die Verwirklichung eines Musters nach den Ansprüchen 1 und 13, obgleich sie es nicht mit einer Aufzeichnungsschicht oben auf dem Muster beschreiben.
Entsprechend besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, ein Aufzeichnungsmaterial und einen Träger dafür, die Aufzeichnung und Wiedergabe einer großen Informationsmenge leicht und mit guter Reproduzierbarkeit bei einem Aufzeichnungs- und Wiedergabeverfahren mit hoher Dichte unter Verwendung einer Abtastsonde durchführen können, und ein Verfahren zu deren Herstellung bereitzustellen.
Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung und ein Aufzeichnungs-, Wiedergabe- und Löschverfahren bereitzustellen, die Aufzeichnung und Wiedergabe einer großen Informationsmenge mit hoher Dichte und guter Reproduzierbarkeit durchführen können.
Erfindungsgemäß wird ein Aufzeichnungsmaterial bereitgestellt, das einen Träger umfaßt, der auf seiner Oberfläche mit einer Spurrille, die eine Breite im Bereich von 40 Å bis 400 Å und einer Höhe oder Tiefe im Bereich von 25 Å bis 1000 Å bei einem Spurabstand im Bereich von 60 Å bis 500 Å besitzt, und einer Aufzewhnungsschicht, die auf der Spur bereitgestellt ist, versehen ist, wobei die Aufzeichnungsschicht eine solche Dicke aufweist, daß die Schicht die Rille nicht ausfüllt.
Weiter wird erfindungsgemäß ein Verfahren zum Herstellen eines Aufzeichnungsmaten.als bereitgestellt, das folgende Schritte umfaßt: Bestrahlen des Trägers mit Elektronenstrahlen gemäß eines bestimmten Musters, Anbringen ultrafeiner Metallteilchen auf dem gemusterten Träger, um eine Spurrille zu schaffen, und Bilden einer Aufzeichnungsschicht auf der Spur in einer solchen Dicke, daß die Schicht die Rille nicht ausfüllt.
Die Erfindung stellt auch ein Aufzeichnungsverfahren bereit, das das Zugreifen einer Sonde auf ein Aufzeichnungsmaterial, das die Spur auf der Aufzeichnungsoberfläche besitzt, und das Durchführen der Aufzeichnung durch die Sondenelektrode auf der Spur umfaßt.
In den beigefügten Zeichnungen:
sind Figg. 1A und 1B schematische Ansichten, die die Gestalt des in der Erfindung zu verwendenden Aufzeichnungsmaterials darstellen,
ist Fig. 2 eine Darstellung des Aufbaus des Aufzeichnungsmaterials,
sind Figg. 3A bis 3E Darstellungen der Schritte zur Herstellung des Elektrodenträgers und des Aufzeichnungsmaterials,
ist Fig. 4 ein Blockdiagramm, das die erfindungsgemäße Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung schematisch darstellt, und
ist Fig. 5 eine Veranschaulichung der Wellenform der Impulsspannung, die während des Aufzeichnens an das erfindungsgemäße Aufzeichnungsmaterial angelegt wird.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Das Aufzeichnungs- und Wiedergabeverfahren unter Verwendung des Aufzeichnungsmaterials der Erfindung und des dafür angewendeten Spurhalteverfahren setzt zum Beispiel das Phänomen ein, daß Tunnelstrom fließt, wenn sich der Abstand zwischen der Sondenelektrode (elektrisch leitfähige Sonde) und einem elektrisch leitfähigen Material an ungefähr 1 nm angenähert wird, während eine Spannung zwischen den beiden Elementen angelegt wird. Im folgenden wird eine Beschreibung des Verfahren des Spurhaltens gegeben, wenn eine Sondenelektrode eingesetzt wird. Figg. 1A und 1B sind schematische Schnitt- beziehungsweise Draufsichten, die die Gestalt des in der Erfindung zu verwendenden Aufzeichnungsmaterials darstellen. In Figg. 1A und 1B wird die jeweilige Aufzeichnungsoberfläche, nämlich eine Zeile der Aufzeichnungsbits, auf Spur 1 gebildet. Entsprechend ist es für Aufzeichnung und Wiedergabe von Informationen erforderlich, daß eine Sondenelektrode in Figg. 1A und 1B in Y-Richtung abtastet. Wenn die Sondenelektrode so abtastet, daß der Tunnelstrom zwischen der Sondenelektrode und der Spuroberfläche konstant sein kann (Konstantstrom- Modus), wird sich, wenn die Sondenelektrode von der Spuroberfläche abweicht und auf die Oberfläche 2 ohne Aufzeichnung gerät, die Sondenelektrode stark in -Z-Richtung bewegen, um den Tunnelstrom konstant zu halten. Wenn der Verschiebungswert in -Z-Richtung dazu neigt, einen bestimmten, festgelegten Wert zu übersteigen, kann die Sondenelektrode aufgrund der Bereitstellung eines Korrekturschaltkreises in die X- oder X'-Richtung bewegt werden, wodurch die Sondenelektrode abtasten kann, ohne von der Spur 1 abzukommen. Wenn nun die Spurhöhe als h definiert ist, gilt die folgende Beziehung für den tolerierbaren Wert der Verschiebung in -Z-Richtung h' einer derartigen Sondenelektrode: h > h'. Während das Verfahren zur Durchführung einer Aufzeichnung in der Spur später beschrieben wird, ändern sich gemäß der Aufzeichnungsinformationen der Aufladungszustand oder die Gestalt der jeweiligen Aufzeichnungsbits 3 auf der Spur 1. Daher können möglicherweise nach dem Aufzeichnen, wenn sich die Sondenelektrode im Konstantstrom-Modus über die gesamte Spuroberfläche bewegt, Spurhaltefehler auftreten. Um dies zu verhindern, wird die Position der Sondenelektrode so gesteuert (Spurhalten), daß der Abstand zwischen der Sondenelektrode und der Oberfläche der Spur 1 konstant gehalten werden kann, indem Intervalle ohne Aufzeichnung in konstantem Abstand voneinander auf der Spur 1 gebildet werden und die Sondenelektrode im Konstantstrom-Modus auf den vorstehenden Intervallen ohne Aufzeichnung abtastet, und Aufzeichnen und Wiedergeben der jeweiligen Aufzeichnungsbits durchgeführt werden können, während der Abstand zwischen der Sondenelektrode und der Oberfläche der Spur 1 beibehalten wird, der durch die vorstehende Operation festgelegt wurde. Mit anderen Worten werden periodisch Aufzeichnungsbits 3 auf der Spur 1 gebildet und das Spurhalten der Sondenelektrode wird unter Verwendung des Randbereichs (Spurhaltebereich 6) zwischen den Aufzeichnungsbits durchgeführt. in Fig. 1 kann die Positionsbeziehung zwischen der Spur 1 und der Oberfläche 2 ohne Aufzeichnung problemlos zu einander gegensätzlich sein. In diesem Fall wird die Zeile der Aufzeichnungsbits in der Vertiefung gebildet. Jedoch stößt in dieser Anordnung die Sondenelektrode, wenn sie beim Abtasten von der vertieften Spur abkommt, gegen die Seitenwand der Oberfläche ohne Aufzeichnung, wodurch die Gefahr besteht, daß die Sondenelektrode oder die Spur zerstört werden können. Daher ist es wünschenswert, eine nach außen gewölbte Spur zu verwenden, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist. Weiter können Aufzeichnungsbits selbstverständlich auch sowohl auf der Spur 1 als auch auf der Oberfläche 2 ohne Aufzeichnung der Fig. 1 bereitgestellt werden. Jedoch ist es auch in diesem Fall verhältnismäßig schwierig, die Sondenelektrode entlang der Vertiefung abtasten zu lassen.
Als nächstes stellt Fig. 2 eine Ansicht des Aufbaus eines in der Erfindung zu verwendenden Aufzeichnungsmaterials dar. Als Träger 9 kann jedes Material verwendet werden, vorausgesetzt, daß es eine glatte Oberfläche bereitstellt, aber einsetzbare Trägermaterialien sind abhängig vom Verfahren zur Herstellung der Spur 1 etwas eingeschränkt, wie im folgenden beschrieben wird.
Als das Verfahren zum Erzeugen der Spur 1 können (1) das Verfahren unter Einsatz lithografischer Technik, (2) das Verfahren unter Einsatz selektiver Aufdampfung ultrafeiner Teilchen und weitere derartige Verfahren eingesetzt werden. Im ersten Verfahren sind der Fall des Herstellens der Spur mit einem Resistmaterial, der Fall des Herstellens der Spur durch selektives Ätzen des Trägers 9, der Fall des Formens der Trägerelektrode 7 zu einer unebenen Gestalt durch selektives Ätzen oder Spanabheben, um sie zur Spur zu machen, und weitere derartige Fälle vorstellbar, aber in jedem der Fälle ist es schwierig, durch die lithogi.afische Technik unter den gegenwärtigen Umständen eine Spur mit einer Breite von 0,1 um oder weniger zu bilden, und die Grenze der Aufzeichnungsdichte beträgt ungefähr 10&sup8; bis 10¹&sup0; Bits/cm². Im Gegensatz dazu kann bei Verwendung des zweiten Verfahrens leicht eine Aufzeichnungsdichte von 10¹¹ Bits/cm oder mehr erzielt werden. Dieses Verfahren bildet die Spur durch Verwenden der Eigenschaft einer bestimmten Art von Verbindung, daß, wenn eine derartige Verbindung in einer außerordentlich geringfügigen Menge auf einen Träger aufgedampft wird, eine derartige aufgedampfte Verbindung selektives Wachstum zeigt, das die Mikrostruktur der Trägeroberfläche widerspiegelt. lnsbesondere wird, wenn ein Metall, wie zum Beispiel Gold, Chrom, Cobalt und dergleichen, im Vakuum aufgedampft wird, nachdem ein Siliciumträger 102, wie er in Figg. 3A und 3B dargestellt wird, mit einem Elektronenstrahl 101 bestrahlt wurde, die Aufenthaltswahrscheinlichkeit der aufgedampften Verbindung 102 auf der Spur sehr klein, wo mit dem Elektronenstrahl bestrahlt wurde (Fig 3C). Zu diesem Zeitpunkt kann der Strahlendurchmesser des zum Bestrahlen zu verwendenden Elektronenshahls 50 Å oder weniger betragen, und wenn eine Spur mit einer großen Breite hergestellt werden soll, wird das Abtasten mit der Strahlung mehrere Male wiederholt, während der Elektronenstrahl immer ein kleines Stück verschoben wird. Die Breite der Spur beträgt 40 Å bis 400 Å und weiter bevorzugt 40 Å bis 200 Å. Die Höhe der Spur, nämlich die Filmdicke des aufgedampften Produktes 102 beträgt zwischen 25 Å und 1000 Å, bevorzugt zwischen 30 Å und 100 Å und weiter bevorzugt zwischen 30 Å und 80 Å. Sogar, wenn die Spuren gegenseitig miteinander verbunden seien können, indem nämlich aufgedampftes Produkt 102 auch auf dem vom Elektronenstrahl bestrahlten Teil aufgebracht wird, gibt es kein besonderes Problem, vorausgesetzt, daß der Dichteunterschied unterscheidbar ist, das heißt, die Höhe genau definiert ist. Wenn andererseits alle Spuren elektrisch vollständig mit einander verbunden sind, kann die Erzeugung der Trägerelektrode 7 weggelassen.
Als Träger 9 ist der Einsatz eines Siliciumwafers und dergleichen ist bevorzugt, da es erforderlich ist, daß er kein Problem mit dem Aufladen, das die Bestrahlung mit dem Elektronenstrahl 101 begleitet, aufweist. Auch kann als aufgedampfte Verbindung ein Metall, wie zum Beispiel Gold, Silber, Chrom, Cobalt, Platin und dergleichen, eingesetzt werden, und da die Spurbreite nur 40 Å bis 400 Å beträgt, ist es wünschenswert, ultrafeine Teilchen 102 dieser Metallen aufzudampfen.
Auf der so gebildeten Spur 1 wird die Trägerelektrode 7 gebildet (Fig. 3D). Als Metall, aus dem die Trägerelektrode 7 besteht, können zusätzlich zu Gold, Silber, Kupfer, Aluminium, Platin und dergleichen auch Legierungen, wie zum Beispiel Au-Pd und dergleichen, verwendet werden. Selbst, wenn jedes beliebige Material eingesetzt werden kann, sollte Rücksicht darauf genommen werden, daß die Rille der Spur während Bildung der Trägerelektrode 7 nicht ausgefüllt wird, und ihre Oberfläche sollte bevorzugt glatt sein, und sie sollte wünschenswerterweise durch das Zerstäubun gsverfahren und dergleichen gebildet werden. Die Trägerelektrode 7 sollte bevorzugt eine Filmdicke von 100 Å bis 300 Å besitzen.
Als nächstes wird eine Aufzeichnungsschicht 8 auf der Trägerelektrode 7 gebildet (Fig. 3E). Als eine solche Aufzeichnungsschicht 8 können Materialien verwendet wenden, die ein Schalt-Speicher-Phänomen (memory-swifthing phenomenon, elektrische Speicherwirkung) in ihrer Strom-Spannungscharakteristik aufweisen.
Das heißt, die Aufzeichnungsschicht besitzt mindestens zwei deutlich unterschiedliche Widerstandszustände, und solche Zustände können durch Anlegen einer Spannung oder eines Stroms in Höhe eines Schwellenwertes oder darüber (Schaltphänomen) frei ineinander umgewandelt werden, und die jeweiligen erzeugten Widerstandszustände können auch ihre Zustände in dem Fall beibehalten, in dem eine Spannung oder ein Strom unterhalb des Schwellenwertes an gelegt werden (Speicherphänomen).
Zum Beispiel können (1) amorphe Halbleiter eingeschlossen werden, wie zum Beispiel Oxidglas, Boratglas oder Chalcogenidglas, das Se, Te enthält, wie es mit dem Element der Gruppe III, IV, V oder VI des Periodensystems der Elemente gemischt ist, und dergleichen. Sie sind wirkliche Halbleiter mit einem optischen Bandabstand Eg von 0,6 bis 1,4 eV oder einer elektrischen Aktivierungsenergie ΔE von annähernd 0,7 bis 1,6 eV. Spezifische Beispiele für Chalcogenidglas können den A-Se-Te-Typ, den Ge-As-Se-Typ, den Si-Ge-As-Te-Typ, wie zum Beispiel Si&sub1;&sub6;,Ge&sub1;&sub4;As&sub5;Te&sub6;&sub5; (die lndizes bedeuten Atom-%), oder den Ge-Te-X-Typ, den Si-Te- X-Typ (X stellt eine geringe Menge von Elementen der Gruppe V und VI dar), wie zum Beispiel Ge&sub1;&sub5;Te&sub8;&sub1;Sb&sub2;S&sub2;, einschließen. Weiter kann auch ein Chalcogenidglas des Ge-Sb-Se-Typs verwendet werden.
Bei der amorphen Halbleiterschicht, die die vorstehende Verbindung umfaßt, die auf die Elektrode aufgebracht ist, kann sich durch Anlegen einer Spannung in der Richtung senkrecht zur Filmoberfläche unter Verwendung einer Sondenelektrode die elektrische Speicherwirkung des Materials zeigen.
Das Verfahren zum Aufbringen eines solchen Materials betreffend kann die Aufgabe der Erfindung gemäß der im Stand der Technik bekannten Dünnfilmerzeugungstechnik ausreichend erfüllt werden. Zum Beispiel können geeignete Filmerzeugungsverfahren das Vakuumbedampfungsverfahren, das Clusterionenstrahlverfahren und dergleichen einschließen. Allgemein gesprochen wird die elektrische Speicherwirkung eines derartigen Materials bei einer Film dicke von einigen um oder darunter beobachtet, und bezüglich des Auflösungsvermögens der Aufzeichnung als Aufzeichnungsmaterial kann die Dicke bevorzugt dünner sein. Jedoch im Hinblick auf die Einheitlichkeit und die Aufzeichnungseigenschaft beträgt eine Filmdicke bevorzugt 100 Å bis 1 um und weiter bevorzugt 1000 Å oder darunter.
Weiter können (2) organische Halbleiterschichten eingeschlossen sein, die als ein Salz einer Elektronenakzeptorverbindung, wie zum Beispiel von Tetrachinodimethan (TCNQ), von TCNQ-Derivaten, zum Beispiel von Tetrafluortetracyanochinodimethan (TCNQF&sub4;), von Tetracyanoethylen (TCNE) und von Tetracyanonaphthochinodimethan (TNAP), und dergleichen, mit einem Metall, das ein verhältnismäßig niedriges Reduktionspotential besitzt, wie zum Beispiel mit Kupfer oder mit Silber, auf die Elektrode aufgebracht werden.
Als das Verfahren zum Bilden solcher organischer Halbleiterschichten kann das Verfahren eingesetzt werden, bei dem die vorstehende Elektronenakzeptorverbindung auf die Elektrode aus Kupfer oder Silber mittels Vakuumbedampfung aufgebracht wurde.
Die elektrische Speicherwirkung eines solchen organischen Halbleiters wird bei einer Filmdicke von einigen zig um oder darunter beobachtet, aber eine Filmdicke von 100 Å bis 1 um ist im Hinblick auf die Filmbildungseigenschaft und die Einheitlichkeit bevorzugt.
Weiter kann (3) Aufzeichnungsmaterial eingesetzt werden, das amorphes Silicium (a-Si) als Material verwendet. Zum Beispiel handelt es sich um ein Aufzeichnungsmaterial mit einem Schichtaufb au aus Metall/a-Si (p&spplus;-Schicht/n-Schicht/i- Schicht) oder Metall/a-Si (n&spplus;-Schicht/p-Schicht/i-Schicht), und die jeweiligen Schichten aus a-Si können gemäß den im Stand der Technik bekannten Verfahren zufriedenstellend aufgebracht werden. In der Erfindung kann bevorzugt das Glimmentladungsverfahren (GD) eingesetzt werden. Die Film dicke des a-Si kann bevorzugt 2000 Å bis 8000 Å für die n-Schicht und ungefähr 1000 Å für die p&spplus;-Schicht betragen, wobei die Gesamtfilmdicke bevorzugt ungefähr 0,5 um bis 1 um beträgt.
Weiter kann (4) eine Aufzeichnungsschicht mit einem Molekül eingesetzt werden, das eine Gruppe mit π-Elektronenniveau und eine Gruppe mit nur -Elektronenniveau besitzt, die in Kombination auf die Elektrodenschicht laminiert werden.
Als die Struktur des Farbstoffes mit π-Elektronensystem, der für die Erfindung geeignet ist, können zum Beispiel eingeschlossen sein: Farbstoffe mit Porphyringerüst, wie zum Beispiel Phthalocyanin, Tetraphenylporphyrin und dergleichen, Farbstoffe vom Azulentyp mit einer Squaryliumgruppe und einer Croconmethingruppe als Bindungskette und cyaninartige Farbstoffe mit zwei oder mehreren stickstoffhaltigen, heterocyclischen Ringen, wie zum Beispiel Chinolin, Benzothiazol, Benzoxazol und dergleichen, die durch eine Squaryliumgruppe und eine Croconmethingruppe gebunden sind; oder Cyaninfarbstoffe, kondensierte, polycyclische, aromatische Verbindungen, wie zum Beispiel Anthracen und Pyren, und Kettenverbindungen, die durch die Polymerisation von aromatischen Ringen und heterocyclischen Verbindungen erhalten werden, und Polymere der Diacetylengruppe, weiter Derivate des Tetrachinodimethans oder des Tetrathiafulvalens und ihren Analogen und ihren Charge-Transfer-Komplexen, und weiter Metallkomplexverbindungen, wie zum Beispiel Ferrocen, tris-Bipyridin-Ruthenium- Komplexe, Polyimidderivate, Derivate der Polyamsäure, Polyamidderivate, verschiedene Fumarsäurecopolymere, verschiedene Maleinsäurecopolymere, Polyacrylsäurederivate, verschiedene Acrylsäurecopolymere, Polydiacetylenderivate, verschiedene Vinylverbindungen, synthetische Polypeptide und biologische Verbindungen mit hohem Molekulargewicht, wie zum Beispiel Bakteriorhodopsin, Cytochrom C und dergleichen.
Bezüglich der Bildung einer organischen Aufzeichnungsschicht ist, obgleich das Bedampfungsverfahren oder das Clusterionenstrahlverfahren einsetzb ar sein können, ein LB-Verfahren unter den bekannten Techniken aufgrund seiner Steuerbarkeit, Einfachheit und Reproduzierbarkeit außerordentlich geeignet.
Gemäß dem LB-Verfahren kann eine Einzelschicht einer organischen Verbindung, die einen hydrophoben Bereich und einen hydrophilen Bereich in einem Molekül besitzt, oder ein daraus aufgebauter Film (Aufbaufilm, built-up film) leicht auf einem Träger gebildet werden, der eine Dicke in molekularer Größenordnung besitzt, und ein einheitlicher und homogener, organischer Ultradünnfilm kann zuverlässig über eine große Fläche bereitgestellt werden.
Das LB-Verfahren ist ein Verfahren, bei dein eine Einzelschicht oder ein daraus aufgebauter Film hergestellt wird unter Verwendung des Phänomens, daß bei einem Molekül mit einer Struktur, die einen hydrophoben Bereich und einem hydrophilen Bereich in einem Molekül aufweist, wenn die Ausgewogenheit von beiden (amphiphile Ausgewogenheit) auf einen geeigneten Wert gebracht wird, das Molekül eine Monoschicht mit nach unten gerichteter, hydrophiler Gruppe auf der Wasseroberfläche bildet.
Beispiele der Gruppe, die den hydrophobe Bereich ausmacht, können verschiedene hydrophobe Gruppen einschließen, die allgemein bekannt sind, wie zum Beispiel gesättigte oder ungesättigte Kohlenwasserstoffgruppen, kondensierte polycyclische, aromatische Gruppen und kettenförmige, polycyclische Phenylgruppen und dergleichen. Diese können den hydrophoben Molekülteil ausmachen, jede einzeln für sich oder als Kombination einer Vielzahl davon. Andererseits sind am repräsentativsten als die Bestandteile des hydrophilen Molekülteils zum Beispiel hydrophile Gruppen, wie zum Beispiel die Carboxylgruppe, die Estergruppe, die Säureamidgruppe, die Imidgruppe, die Hydroxylgruppe, weiter die Aminogruppe (primäre, sekundäre, tertiäre und quaternäre) und dergleichen. Auch diese bilden den hydrophilen Molekülteil des vorstehenden Moleküls, jede einzeln für sich oder als Kombination einer Vielzahl davon.
Organische Verbindungen, die diese hydrophoben Gruppen und diese hydrophilen Gruppen in Kombination mit guter Ausgewogenheit und ein π-Elektronensystem mit einer angemessenen Größe besitzen, können einen Einzelschichtfilm auf der Wasseroberfläche bilden und hervorragend geeignete Materialien für die Erfindung sein. Auch unter den vorstehend erwähnten Verbindungen ist es vom Standpunkt der Hitzebeständigkeit aus insbesondere bevorzugt, polymere Verbindungen oder große cyclische Verbindungen, wie zum Beispiel Phthalocyanin und dergleichen, zu verwenden. Insbesondere bei Verwendung von polymeren Materialien, wie zum Beispiel Polyimiden, Polyacrylsäuren, verschiedenen Fum arsäurecop olymeren oder verschiedenen Maleinsäurecopolymeren und dergleichen, ist nicht nur die Hitzebeständigkeit hervorragend, sondern es kann auch die Filmdicke je Schicht ungefähr 5 Å stark gemacht werden.
Die elektrische Speicherwirkung dieser Verbindungen mit einem π-Elektronenniveau wurde bisher für eine mit einer Film dicke von einigen zig nm oder weniger beobachtet, aber die Dicke sollte vom Standpunkt der Filmbildungseigenschaft und der Einheitlichkeit bevorzugt 5 Å bis 300 Å stark gemacht werden.
Das Spitzenende der in der Erfindung zu verwendenden Sondenelektrode muß auf das Verbessern des Auflösungsvermögens beim Aufzeichnen/Wiedergeben/Löschen ausgerichtet sein. In der Erfindung wird eine Sondenelektrode mit einem Spitzenende aus Wolfram mit einer Dicke von 1 mm im Durchmesser, das mechanisch auf einen Konus von 90º poliert wurde und dann einem elektrischen Feld im Ultrahochvakuum unterworlen wird, um die Atome auf der Oberfläche zu verdampfen, eingesetzt, aber die Gestalt der Sonde und das Behandlungsverfahren sind keineswegs auf diese begrenzt.
Weiter muß die Anzahl der Sondenelektroden nicht auf eine begrenzt sein, sondern es kann eine Vielzahl von Sondenelektroden eingesetzt werden, und zwar getrennt für die Positionsbestimmung und zum Aufzeichnen und Wiedergeben und dergleichen.
Als nächstes wird die Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung durch Verwendung des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmaterials unter Bezug auf das Blockschaubild in Fig. 4 beschrieben. In Fig. 4 wird eine Sondenelektrode 10 sowohl zum Aufzeichen und Wiedergeben als auch zum Spurhalten verwendet. Das zu verwendende Aufzeichnungsmaterial wird auf dem XY-Tisch 17 angebracht. Ein Sondenstromverstärker 15 bildet einen Schaltkreis zum Anlegen einer Vorspannung zur Wiedergabe. Ein Servoschaltkreis 14 steuert den Steuermechanismus der Feinbewegung in XY-Richtung 11 und den Steuermechanismus der Feinbewegung in Z-Richtung 12 unter Verwendung eines piezoelektrischen Elementes, so daß der Sondenstrom konstant sein kann. Eine Impulsenergieversorgung 16 legt eine Impulsspannung zum Aufzeichnen und Löschen zwischen der Sondenelektrode 10 und der Trägerelektrode 7 an.
Weil der Sondenstrom slch schlagartig während des Anlegens einer Impulsspannung ändert, wird der Servoschaltkreis 14 so gesteuert, daß er den Halteschaltkreis auf EIN setzt, so daß die Ausgabespannung während dieser Zeit konstant sein kann.
Ein Antriebsschaltkreis für die XY-Abtastung 13 steuert die Bewegung der Sondenelektrode in der XY-Richtung. Der Mechanismus für die Grobbewegung 18 und der Antriebsschaltkreis für die Grobbewegung 19 werden zur Steuerung der Grobbewegung für den Abstand zwischen der Sondenelektrode 10 und dem Aufzeichnungsmaterial verwendet, so daß ein Sondenstrom von ungefähr 10&supmin;&sup9; A zuvor erhalten werden kann, oder zur Vornahme einer großen Relativverschiebung in der XY-Richtung zwischen der Sondenelektrode und dem Träger (außerhalb des Bereichs des Steuermechanismusses der Feinbewegung).
Diese jeweiligen Einrichtungen unterliegen alle der Zentralsteuerung durch einen Mikrocomputer 20. Eine Anzeigevorrichtung 21 ist damit verbunden.
Die mechanische Leistungseckdaten der Bewegungssteuerung unter Verwendung eines piezoelektrischen Elementes sind im folgenden dargestellt.
Steuerungsbereich der Feinbewegung in Z-Richtung: 0,1 nm bis 1 um
Steuerungsbereich der Grobbewegung in Z-Richtung: 10 nm bis 10 um
Abtastbereich in XY-Richtung: 0,1 nm bis 1 um
Steuerungsbereich der Grobbewegung in XY-Richtung: 10 nm bis 10 um
Messung, tolerierbarer Fehler der Steuerung: < 0,1 nm (während der Feinsteuerung)
Messung, tolerierbarer Fehler der Steuerung: < 1 nm (während der Feinsteuerung)
Vorstehend wurde zwar ein Beispiel des Aufzeichnungs- und Wiedergabeverfahrens beschrieben, wenn eine Sondenelektrode als die Abtastsonde verwendet wird, das vorstehende Verfahren ist aber nicht begrenzend, sondern das Aufzeichnen kann auch durchgeführt werden, indem eine Sondenelektrode verwendet, eine Impulsspannung entsprechend der Aufzeichnungsinformationen an das erfindungsgemäße Aufzeichnungsmaterial angelegt wird, das eine Metallschicht, wie zum Beispiel aus Gold und dergleichen, enthält, und teilweise die Gestalt der Metallschicht geändert wird. Auch kann das Aufzeichnen bewirkt werden, indem eine Vertiefung hergestellt wird, indem die Sondenelektrode in Kontakt mit dem Aufzeichnungsmaterial gebracht wird. Auch können Aufzeichnung und Wiedergabe bewirkt werden, indem die interatomare Kraft zwischen der Abtastsonde und dem Aufzeichnungsmaterial eingesetzt wird. In diesem Fall ist während des Aufzeichnens von Informationen das Verfahren des Anlegens einer Spannung an das Aufzeichnungsmaterial oder ein Kontakt mit der Sonde erforderlich. Wenn es eine Unebenheit entsprechend den zuvor in der Aufzeichnungsschicht des Aulzeichnungsmaterials bereitgestellten Informationen gibt, nämlich, wenn das Aufzeichnungsmaterial ausschließlich für die Wiedergabe verwendet wird, muß es keinen elektrisch leitfähigen Anteil (Trägerelektrode und dergleichen) besitzen, sondern kann nur aus einem vollständigen Isolator aufgebaut sein. Wenn Aufzeichnung und Wiedergabe durch Verwendung dieser Abtastsonde geleistet wird, insbesondere, wenn ihre Aufzeichnungsdichte 10¹&sup0; Bits oder darüber beträgt sollten die Breite und/oder der Spurabstand der zu verwendenden Spur während des Spurhaltens entsprechend der Größe des Bit ausreichend klein sein, nämlich höchstens einige 100 Å oder darunter.
Im folgenden werden die Wirkungen durch Verwendung des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmaterials und dergleichen ausführlicher unter Bezugnahme auf Beispiele beschrieben.

Beispiel 1

Ein Si-Wafer wurde Stück für Stück mit einem Elektronenstrahl, der einen Strahldurchmesser von 40 Å., eine Beschleunigungsspannung von 30 kV und einen Strahlstrom von 10&supmin;¹² Å besaß, bei einem Spurabstand von 150 Å über eine Länge von 100 um bestrahlt. Während dieser Zeit wurde die Abtastgeschwindigkeit so gesteuert, daß die Strahlendosis des Elektronenstrahls 0,03 bis 0,05 C/cm² betrug. Als nächstes wurde der der Bestrahlung mit einem Elektronenstrahl 101 unterworfene Träger 9 in eine Vakuumbedampfungsvorrichtung gegeben, worin ultrafeine Teilchen 102 aus Gold bis zu einer mittleren Filmdicke von 50 Å aufgedampft wurden. Als die Oberflächengestalt des Trägers unter Verwendung von AFM beobachtet wurde, wurde festgestellt, daß die Spur 1 mit einer Breite von ungefähr 100 Å und einer Höhe von 50 Å bei einem Spurabstand von 150 Å gebildet worden war.

Beispiel 2

Nachdem ultrafeine Teilchen aus Gold auf ein Si-Wafer ähnlich, wie in Beispiel 1 beschrieben, aufgedampft worden waren, wurde Gold in einer Dicke von 300 Å durch ein herkömmliches Vakuumbedampfungsverfahren aufgedampft, wodurch eine Trägerelektrode 7 bereitgestellt wurde. Als der Träger, der mit der Trägerelektrode ausgestattet war, mit STM beobachtet wurde, wurde festgestellt, daß die Spur 1 mit einer Breite von ungefähr 100 Å und einer Höhe von 50 Å bei einem Spurabstand von 150 Å gebildet worden war.

Beispiel 3

Auf einer Trägerelektrode 7 eines Trägers, der mit der Trägerelektrode 9 ausgestattet war, die in genau der gleichen Weise wie in Beispiel 2 hergestellt worden war, wurden Polyimid-LB-Filme aus 4 Schichten hergestellt, wodurch eine Aufzeichnungsschicht 8 bereitgestellt wurde. Im folgenden wird das Bildungsverfahren der Aufzeichnungsschicht unter Verwendung von Polyimid-LB-Filmen beschrieben.
Nachdem die Polyamidsäure, die durch die Formel (1) dargestellt wird, in einem Lösungsmittelgemisch aus N,N'-Dimethylacetamid und Benzol (1:1 V/V) (auf das Monomer berechnete Konzentration: 1 x 10&supmin;³ M) aufgelöst worden war, wurde sie mit einer 1 x 10&supmin;³ M Lösung von N,N-Dimethyloctadecylamin im gleichen Lösungsmittel, die getrennt hergestellt worden war, gemischt, wodurch eine Lösung des Polyamidsäureoctadecylaminsalzes hergestellt wurde, das durch die Formel (2) dargestellt wird.
Die Lösung wurde auf einer Unterphase verteilt, die reines Wasser mit einer Wassertemperatur von 20ºC umfaßte. Nach der Verdampfung des Lösungsmittels wurde der Oberflächendruck des verteilten Films auf 25 mN/m vergrößert, wodurch eine Monoschicht auf der Wasseroberfläche gebildet wurde. Nachdem der Träger, der, wie vorstehend beschrieben, mit einer Trägerelektrode aus gestattet war, mit einer Geschwindigkeit von 5 mm/min in der Richtung quer zur Oberfläche unter Beibehaltung eines konstanten Oberflächendruckes sanft eingetaucht worden war, wurde er danach mit einer Geschwindigkeit von 5 mm/min sanft herausgezogen, wodurch ein Aufbaufilm (built-up fllm) vom Y-Typ aus zwei Einzeischichten hergestellt wurde. Durch Wiederholen dieser Aibeitsweise wurde ein Aulbaufilm mit 4 Schichten aus dem Polyamidsäureoctadecylaminsalz hergestellt. Als nächstes wurde der Träger 10 Minuten lang durch Erhitzen unter reduziertem Druck (ca. 1 mm Hg) bei 300ºC getempert, wodurch das Polyamidsäureoctadecylaminsalz (Formel 3) imidiert wurde, wodurch ein Aufbaufilm mit 4 Polyimidschichten erhalten wurde.
Unter Verwendung des Aufzeichnungsmaterials, das wie vorstehend beschrieben hergestellt wurde, wurden die Aufzeichnungs- und Wiedergabeexperimente durchgeführt. Dazu wurde die in Fig. 4 gezeigte Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung eingesetzt. Als Sondenelektrode 10 wurde eine Sondenelektrode aus einer Platin-Rhodium-Legierung (80:20) eingesetzt. Die Sondenelektrode 10 wurde für Steuerung des Abstandes (Z) von der Oberfläche der Aufzeichnungsschicht 8 verwendet, und der Abstand (Z) wurde durch ein piezoelektrisches Element feingesteuert, so daß der Strom konstant beibehalten werden konnte. Weiter war der Steuerungsmechanismus der Feinbewegung 11 so gestaltet, daß die Steuerung der Feinbewegung auch in der interplanaren Richtung (XY- Richtung) bewirkt werden konnte, während der Abstand Z konstant beibehalten wurde.
Auch konnte die Sondenelektrode 10 direkt das Aufzeichnen, das Wiedergeben und das Löschen durchführen. Das Aufzeichnungsmaterial war auf dem hochgenauen XY-Tisch 17 angebracht und konnte in jede gewünschte Position gebracht werden.
Das Aufzeichnungsmaterial mit der Aufzeichnungsschicht 8 aus dem Polyimid mit 4-Schichtaufbau, wie vorstehend beschrieben, wurde auf dem XY-Tisch 17 befestigt. Dazu wurde es so befestigt, daß die Längsrichtung der Spur (Y-Richtung in Fig. 1) und die Y-Richtung der Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung im wesentlichen parallel zueinander sein konnten. Als nächstes wurde eine Vorspannung von +1,5 V zwischen der Sondenelektrode 10 und der Trägerelektrode 7 des Aufzeichnungsmaterials angelegt, und der Abstand (Z) zwischen der Sondenelektrode 10 und der Oberfläche der Aufzeichnungsschicht 8 wurde eingestellt, während der Strom überwacht wurde. Dazu wurde der Sondenstrom Ip zum Steuern des Abstandes Z zwischen der Sondenelektrode 10 und der Oberfläche der Aufzeichnungsschicht 8 auf 10&supmin;&sup8; A ≥ Ip ≥ 10&supmin;¹&sup0; Å eingestellt. Als nächstes wurde, während der Sondenstrom konstant gehalten wurde, mit der Sondenelektrode 10 in der X-Richtung abgetastet, nämlich in der Richtung quer zur Spur, und nachdem bestätigt worden war, daß die Oberfläche des Aufzeichnungsmaterial die Gestalt der Spur widerspiegelte, wurde die Sondenelektrode 10 auf einer beliebigen gewünschten Spur (Auswölbung) gehalten. Als nächstes wurde, während der Sondenstrom konstant gehalten wurde, mit der Sondenelektrode in der Y-Richtung abgetastet. Zu diesem Zeitpunkt wurde die Positionssteuerung in der Z-Richtung benötigt, um den Sondenstrom konstant zu halten, und wenn die Positionsverschiebung der Sondenelektrode zum Zeitpunkt t + Δt relativ zur Position der Sondenelektrode zu einem bestimmten Zeitpunkt t den Wert von -5 Å überstieg, wurde die Größe der Verschiebung innerhialb von -5 Å durch Abtasten mit der Sondenelektrode in der X- oder -X-Richtung gesteuert. Als ein Ergebnis wurde gefunden, daß die Sondenelektrode 10 jede beliebige gewünschten Spur abtasten konnte, ohne von ihr abzukommen. Zu diesem Zeitpunkt wurde At gleich 1 us gesetzt.
Als nächstes wurde das Aufzeichnen von Informationen bei einem Spurabstand von 50 Å durchgeführt, während die Sondenelektrode die Spur abtastete. Ein solches Aufzeichnen von Informationen wurde mit der Sondenelektrode 10 auf der +-Seite und der Trägerelektrode 7 auf der --Seite durchgeführt, und eine rechteckige Impulsspannung der Schwellweftspannung Vth EIN oder mehr, wie es in Fig. 4 dargestellt wird, bei der sich das elektrische Speichermaterial (Polyimid-LB-Film aus 4 Schichten) zu dem niedrigen Widerstandszustand (EIN- Zustand) änderte, wurde angelegt. Dann wurde die Sondenelektrode zum Aufzeichnungsausgangspunkt zurückgebracht, und die Spur erneut abgetastet. Zu diesem Zeitpunkt wurde der Konstantstrom-Modus während des Spurhaltens eingesetzt, während während des Lesens der Aufzeichnung Z so gesteuert wurde, daß es konstant war. Als ein Ergebnis floß im Aufzeichnungsbit ein Sondenstrom von 0,7 mA, wodurch der EIN-Zustand angezeigt wurde. Bei der Wiedergabeprüfung, wie vorstehend beschrieben, wurde festgestellt, daß die Bitfehlerrate 2 x 10&supmin;&sup6; betrug.
Als ein Ergebnis eines erneuten Abtastens der Aufzeichnungsposition unter Festlegen der Sondenspannung auf 10 V, was über der Schwellwertspannung Vth AUS lag, bei der das elektrische Speichermaterial vom EIN-Zustand zum AUS-Zustand wechselte, wurde auch bestätigt, daß alle aufgezeichneten Zustände gelöscht wurden, wobei sie in den AUS-Zustand versetzt wurden.

Beispiel 4

Wie in Beispiel 1 wurde ein Aufzeichnungsmaterial hergestellt, wobei jedoch der Spurabstand der Bestrahlung mit einem Elektronenstrahl auf 80 Å und die mittlere Filmdicke der ultrafeinen Teilchen aus Gold auf 30 Å eingestellt wurden, wobei ansonsten vollkommen der gleichen Verfahrensweise gefolgt wurde. Zu diesem Zeitpunkt betrugen die Breite und die Höhe der Spur ungefähr 40 Å beziehungsweise 30 Å. Als Aufzeichnungs- und Wiedergabeexperimente unter Verwendung des Aufzeichnungsmaterials in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt wurden, betrug die Bitfehlerrate 3 x 10&supmin;&sup6;.

Beispiel 5

Wie in Beispiel 1 wurde ein Aufzeichnungsmaterial hergestellt, wobei jedoch beim Aufdampfen statt der ultrafeinen Teilchen aus Gold welche aus Silber verwendet wurden und statt der Aufzeichnungsschicht aus Polyimid eine aus einem 4-Schicht-LB-Film aus Squarylium-bis-6-octylazulen (im folgenden als SOAZ abgekürzt) verwendet wurde, wobei ansonsten die vollkommen gleiche Verfahrensweise wie in Beispiel 1 erfolgte. Im folgenden wird das Herstellungsverfahren der Aufzeichnungsschicht unter Verwendung von SOAZ beschrieben.
Als erstes wurde eine Lösung, die SOAZ enthielt, in einer Konzentration von 0,2 mg/ml in Benzol gelöst, auf einer Unterphase verteilt, die reines Wasser von 20ºC umfaßte. Nach der Verdampfung des Lösungsmittd wurde der Oberflächendruck des verteilten Films auf 20 mN/m vergrößert, wodurch eine Monoschicht auf der Wasseroberfläche gebildet wurde, und weiter wurde der vorstehende Träger wiederholt mit einer Geschwindigkeit von 3 mm/min in der Richtung quer zur Wasseroberfläche eingetaucht und herausgezogen, während der Oberflächendruck beibehalten wurde, wodurch ein Aufbaufilm aus 4 Schichten aus SOAZ-Einzelschichten auf der Trägerelektrode gebildet wurde.
Als die Aufzeichnungs- und Wiedergabeexperimente unter Verwendung des Aufzeichnungsmaterials, das wie vorstehend beschrieben hergestellt wurde, durchgeführt wurden, betrug die Bitfehlerrate 3 x 10&supmin;&sup6;.
In den vorstehend beschriebenen Beispielen wurde die Spur mit einer linearen Gestalt beschrieben, aber die Gestalt ist nicht darauf beschränkt, sondern es können auch andere Formen, wie zum Beispiel eine spiralförmige, kreisförmige Gestalt und dergleichen, ohne jegliches Problem verwendet werden. Auch kann, was das Herstellungsverfahren der Aufzeichnungsschicht betrifft, jedes Filmbildungsverfahren eingesetzt werden, das zum Herstellen eines außerordentlich einheitlichen Films in der Lage ist, und das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht begrenzend. Auch ist die Erfindung keineswegs im Hinblick auf Trägermaterialien begrenzt. Weiter wurde in den Beispielen eine Sondenelektrode ein gesetzt, aber zwei oder mehrere können getrennt zum Aufzeichnen und Wiedergeben beziehungsweise zum Spurhalten eingesetzt werden.
Wie vorstehend beschrieben, können erfindungsgemäß die folgenden Wirkungen erhalten werden.
(1) Ein vollkommen neues Aufzeichnungsmaterial kann bereitgestellt werden, das das Aufzeichnen mit weitaus höherer Dichte im Vergleich zum optischen Aufzeichnen des Standes der Technik leisten kann.
(2) Ein Aufzeichnungsmaterial, das mit feinen Spuren mit einer Breite von 40 Å bis 400 Å und/oder einem Spurabstand von 60 Å bis 500 Å und einer Höhe von 25 Å bis 1000 Å ausgestattet ist, kann leicht und mit guter Reproduzierbarkeit bereitgestellt werden.
(3) Durch Durchführen des Spurhaltens unter Verwendung einer Abtastsonde und der vorstehenden Spur kann ein Aufzeichnungsmaterial bereitgestellt werden, das zur Aufzeichnung und Wiedergabe mit hoher Dichte mit außerordentlich guter Reproduzierbarkeit fähig ist.

Claims

1. Aufzeichnungsmaterial, umfassend einen Träger (9), auf dem eine Spurrille (1) bereitgestellt ist, die eine Breite im Bereich von 40 Å bis 400 Å und eine Höhe oder Tiefe im Bereich von 25 Å bis 1000 Å bei einem Wiederholungsabstand im Bereich von 60 Å bis 500 Å besitzt, und eine Aufzeichnungsschicht (8), die auf der Spur bereitgestellt ist, wobei die Aufzeichnungsschicht eine solche Dicke aufweist, daß die Schicht die Rille nicht ausfüllt.

2. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektrodenschicht (7) zwischen der Spur (1) und der Aufzeichnungsschicht (8) bereitgestellt wird.

3. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (9) eine Elektrode oder ein Siliciumträger ist.

4. Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die Spur ultrafeine Teilchen umfaßt.

5. Anfzeichnungsmaterial nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ultrafeinen Teilchen ein Metall umfassen.

6 Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ultrafeinen Teilchen Gold umfassen.

Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß die Aufzeichnung schicht einen amorphen Halbleiter umfaßt.

8 Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß die Aufzeichnungsschicht einen organischen Halbleiter umfaßt.

9. Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnungsschicht eine organische Verbindung umfaßt, die eine Gruppe mit einer π-Elektronengruppe und eine Gruppe mit einer -Elektronengruppe besitzt.

10. Aufzeichnungsmaterial nach den Ansprüchen 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnungsschicht eine Monoschicht oder aufeinander gelegte Monoschichten umfaßt.

11. Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anfzeichnungsschicht ein elektrisch leitfähiges Material umfaßt.

12. Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 7 bis 10, das eine elektrische Speicherwirkung besitzt.

13. Verfahren zum Herstellen eines Aufzeichnungsmaterials, das die folgenden Schritte umfaßt:

Bestrahlen eines Träger mit Elektronenstrahlen gemäß einem bestimmten Muster,

Anordnen vou ultrafeine Teilchen aus Metall auf dem gemusterten Träger. wodurch eine Spurrille erzeugt wird, und

Bilden einer Anfzeichnungsschicht auf der Spur in einer solche Dicke, daß die Schicht die Rille nicht füllt.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektrodenschicht auf der Spur hergestellt wird, bevor die Aufzeichnungsschicht bereitgestellt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnungsschicht aus einer organischen Verbindung gemäß dem Langmuir-Blodgett- Verfahren gebildet wird.

16. Verfahren zum Aufzeichnen das die folgen den Schritte umfaßt:

Zugreifen einer Sonde auf das Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 2 bis 12, und

Durchführen des Aufzeichnens durch die Sonde in der Nähe der Spur.

17. Verfahren zur Wiedergabe, das die folgenden Schritte umfaßt:

Zugreifen einer Sonde auf ein Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 2 bis 12, das die aufgezeichneten Informationen trägt, und

Durchführen der Wiedergabe durch die Sonde in der Nähe der Spur.

18. Verfahren zum Löschen der aufgezeichneten Informationen, das die folgenden Schritte umfaßt:

Durchführen des Löschens der aufgezeichneten Informationen durch die Sonde in der Nähe der Spur.

19. Verfahren nach Anspruch 16, das das Anlegen einer Impulsspannung zwischen der Elektrodenschicht und der Sondenelektrode und das Aufzeichnen der Informationen durch Anlegen einer Vorspannung zwischen beiden umfaßt.

20. Verfahren nach Anspruch 16, das das Anlegen einer Impulsspannung zwischen der Elektrodenschicht und der Sondenelektrode und das Wiedergeben der aufgezeichneten Informationen durch Anle gen einer Vorspannung zwischen beiden umfaßt.

21. Verfahren nach Anspruch 6, das das Anlegen einer Impulsspannung zwischeu der Elektrodenschicht und der Sondenelektrode und das Löschen der aufgezeichneten Informationen durch Anlegen einer Vorspannung zwischen beiden umfaßt.

22. Vorrichtung die ein Anfzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 2 bis 12, eine elektrisch leitfähige Sonde, die in unmittelbarer Nähe des Aufzeichnungsmaterials angeordnet ist, und einen Schaltkreis zum Anlegen einer Impulsspannung zum Aufzeichnen der Informationen einschließt.

23. Vorrichtung die ein Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 2 bis 12, eine elektrisch leitfähige Sonde die ist in unmittelbarer Nähe des Aufzeichnungsmaterials angeordnet ist, und einen Schaltkreis zum Anlegen einer Impulsspannung zum Wiedergeben der aufgezeichneten informationen einschließt.

24. Vorrichtung, die ein Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 2 bis 12, eine etektrisch leitfähige Sonde, die in unmittelbarer Nähe des Aufzeichnungsmaterials angeordnet ist, und einen Schaltkreis zum Anlegen einer Impulsspannung zum Löschen der aufgezeichneten Informationen einschließt.

25. Eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22, 23 oder 24, die fähig zum Aufzeichnen, Wiedergeben und Löschen von Informationen ist.