DE69128257T2

DE69128257T2 - Gerät und Verfahren zur Verarbeitung von Information

Info

Publication number: DE69128257T2
Application number: DE69128257T
Authority: DE
Inventors: Katsunori Canon Kabushiki Kaisha Ohta-Ku Tokyo Hatanaka; Ryo Canon Kabushiki Kaisha Ohta-Ku Tokyo Kuroda; Toshihiko Canon Kabushiki Kaisha Ohta-Ku Tokyo Miyazaki; Hiroyasu Canon Kabushiki Kaisha Ohta-Ku Tokyo Nose; Osamu Canon Kabushiki Kaisha Ohta-Ku Tokyo Takamatsu; Akihiko Canon Kabushiki Kaisha Ohta-Ku Tokyo Yamano
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-04-18
Filing date: 1991-04-17
Publication date: 1998-04-09
Anticipated expiration: 2011-04-18
Also published as: DE69132456D1; US5199021A; JPH041947A; EP0453263A1; EP0709836B1; EP0453263B1; JP2783646B2; CA2040703A1; CA2040703C; DE69128257D1; EP0709836A2; EP0709836A3; DE69132456T2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Informationsverarbeitungsgerät und ein Informationsverarbeitungsverfahren, die Aufzeichnungen mit hoher Dichte und Wiedergabe mit hoher Geschwindigkeit ermöglichen. Genauer bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Gerät zur Aufnahme und Wiedergabe von Daten unter Verwendung von Abtasttunnelmikroskopie (STM) für Zugriff und Spuraufzeichnung mit einer Meßelektrode.

Verwandte Hintergrundtechnik

In den letzten Jahren wurden Speichermaterialien auf verschiedensten Anwendunggebieten wie Computern und verwandten Geräten, Videodisks, digitalen Audiodisks usw. verwendet und sie sind die Schlüsselmaterialien der Elektronikindustrie. Deshalb wird die Entwicklung der Speichermaterialien aktiv betrieben. Im allgemeinen wird von Speichermaterialien unter Berücksichtigung der jeweiligen Verwendung folgende Ausstattung verlangt:
(1) Hohe Aufnahmekapazität bei kleiner Größe,
(2) schnelle Reaktion bei Aufzeichnung und Wiedergabe,
(3) geringer Stromverbrauch,
(4) hohe Produktivität und niedrige Kosten
usw.
Bislang wurden für die Speichersysteme prinzipiell magnetische Speichergeräte und Halbleiterspeichergeräte genommen, die einen magnetischen Körper oder einen Halbleiter als Basismaterial verwenden. Als Ergebnis des neuesten Fortschritts der Lasertechnik sind billige und hochdichte Aufzeichnungsmedien in Gebrauch gekommen, die unter Verwendung eines organischen Dünnfilms auf einem organischen Pigment, eines Fotopolymers oder dergleichen optische Speicher einsetzen.
Andererseits wurde die Abtasttunnelmikroskopie (im weiteren als STM bezeichnet) entwickelt, die eine direkte Beobachtung der elektronischen Struktur eines Atoms auf der Oberfläche eines Leiters ermöglicht (G. Binning et al., Phys. Rev. Lett. 49, 57 (1982)). Die STM ermöglichte mit bemerkenswert hoher Auflösung die Messung eines echten räumlichen Bildes einer amorphen Substanz genauso wie eines einzelnen Kristalls. Darüberhinaus ermöglichte es die STM, eine Vielzahl von Momentwerten, ohne diese durch elektrischen Strom zu beeinträchtigen und mit geringem elektischen Strom in athmosphärischer Umgebung zu beobachten. Deshalb ist die STM auf weiten Anwendungsgebieten vielversprechend. Die STM nutzt den Tunnelstrom, der durch einen metallischen Messfühler (oder eine Meßelektrode) fließt, wenn der metallische Meßfühler nahe zu einer elektroleitenden Substanz in einer Entfernung von ungefähr 1 nm gebracht wird. Dieser Strom spricht extrem auf die Veränderung der obigen Distanz an, so daß verschiedene Information über die ganze Elektronenwolke in einem echten Raum durch solches Abtasten mit einem Meßfühler, wobei der Tunneistrom konstant gehalten wird, gelesen werden kann. Die Auflösung in Ebenenrichtung ist annähernd 0,1 nm.
Dementsprechend wird die Anwendung des Prinzips der STM es ermöglichen, hochdichte Aufzeichnung-Wiedergabe in der dimensionellen Ordnung eines Atoms (Sub-Nanometer) durchzuführen. Z.B offenbart EP-A-0174860 ein Aufnahme - Wiedergabegerät, das Schreiben durch Entfernung von Atompartikeln, die auf der Oberfläche eines Mediums absorbiert sind, mit Hilfe eines elektrischen Strahls oder dergl. ermöglicht und die Wiedergabe der Daten unter Verwendung von STM erlaubt. US-A- 4,575,822 offenbart ein Aufzeichnungsverfahren durch Injektion elektrischer Ladungen in eine dielektrische Schicht auf der Oberfläche des Mediums, unter Verwendung von Tunnelstrom, der zwischen der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums und einer Meßelektrode fließt und ein Aufzeichnungsverfahren durch physikalische oder magnetische Zerstörung der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums unter Verwendung eines Laserstrahls, Elektronenstrahls, Teilchenstrahls oder dergleichen.
EP-A-0272935 offenbart ein Aufzeichnungs - Wiedergabeverfahren, bei dem Aufzeichnung und Wiedergabe von Information unter Verwendung von STM auf ein Material, dessen Speicherwirkung sich durch Umschalten von Spannungseigenschaften oder von elektrischem Strom als Aufzeichnungsmedium ergeben, z.B. eine Dünnfilmschicht einer π-elektronischen organischen Mischung oder einer Chalcogenoidmischung durchgeführt werden. Dieses Verfahren ermöglicht eine großeaufzeichnungskapazität und eine Wiedergabe in einer Dichte von 10¹² Bit/cm².
In Praxisgeräten ist zur Aufzeichnung oder Wiedergabe von Daten auf oder aus einem Speichermedium ein Vorgang der "Spuraufzeichnung", nämlich Positionierung und Spurlegen der Datenzeilen notwendig. Spuraufzeichnungsverfahren bei hochdichten Speichern beinhalten:
(1) ein Verfahren, vorbereitend eine Markierung an die Referenzposition zu schreiben [Japanische Patentanmeldung Offenlegungsnr. 64-53363 und 64-53365]
(2) ein Verfahren, vorbereitend eine V-förmige Rille auf der Oberfläche eines Aufzeichnungsmediums zu bilden und eine Meßelektrode so zu steuern, daß sie kontinuierlich die Mitte der Rille nachzeichnet: beim Aufzeichnen wird die Rille gebildet und gleichzeitig Aussparungsprojektionsinformation in die Rille aufgezeichnet und beim Lesen wird die Rille nachgezeichnet [Japanische Patentanmeldung Offenlegungsnr. 1- 107341 und 1-151035].
(3) ein Verfahren zum Schreiben oder Lesen von Information entlang einer Kristallstrukturanordnung in Streifenform unter Verwendung der Anordnung der Atome in einem Kristall [Japanische Patentanmeldung Offenlegungsnr. 1-154332].
(4) ein Verfahren, mit einer elektoleitenden Spurelektrode eingebettet in ein Aufzeichnungsmedium, bei dem die Spurzeichnung unter Verwendung eines Tunnelstroms stattfindet, der zwischen der Elektrode und einer Meßelektrode fließt [Japanische Patentanmeldung Offenlegungsnr. 1-133239].
Aber die im vorigen erwähnten Verfahren (1) bis (4) beinhalten die folgenden Nachteile.
Im Verfahren (1), in dem die Referenzposition vorbereitend eingeschrieben wird, können die Aufzeichnungsdaten zweidimensional oder räumlich aufgezeichnet werden und die Aufzeichnungsdichte ist wegen der hochauflösenden Eigenschaften der STM überaus hoch. In diesem Verfahren muß aber zur Erfassung der Referenzpositionsmarkierung die gesamte Oberfläche des Aufzeichnungsmediums zweidimensional abgetastet werden, was beachtliche Zeit erfordert, bevor die Markierung erfasst wird.
Im Verfahren (2), in dem zum Spurzeichnen auf der Oberfläche des Mediums eine Rille gebildet wird, ist es erforderlich, daß die gebildete Rille die Größe von 30 nm hat, um der Aufzeichnungsvertiefungsgröße von ca. 10 nm zu entsprechen. Eine Möglichkeit, das zu realisieren ist die Arbeit mit einem Ionenstrahl. Zur Herausarbeitung einer feinen Rille in der Größe von 30 nm in einer Schräge im Bereich von 30 bis 60 nm, muß eine super-genaue Vorrichtung verwendet werden, die mit mechanischer Genauigkeit von 3 bis 6 nn arbeitet. So ein Gerät ist überaus groß und verlangt ein restriktives Arbeitsumfeld, das für Speichermedien, die bei geringen Kosten in Massen produziert werden sollen ungeeignet ist.
Obwohl die Rille auch durch Bearbeitung mit einem Elektronenstrahl oder einer Röntgenstrahlbelichtung gebildet werden kann, kann die Breite der gebildeten Rille nicht kleiner als ungefähr 0,3 µm gemacht werden, was die hochdichte Aufzeichnung unter Verwendung der hohen Auflösung von STM unmöglich macht.
Im Verfahren (3), bei dem die Spurzeichnung entgegen der atomaren Anordnung im Kristall durchgeführt wird, kann die hohe Auflösung der STM gut verwendet werden. Aber ein kristallines Substrat mit kompletter Strukturanordnung in Streifen ist nicht ohne Unordnung oder Fehler für den gesamten Aufzeichnungsbereich von 1 cm², der einer Aufzeichnungsdichte von 10 nm/Bit und einer Aufzeichnungskapazität von 10¹² Bit entspricht, erhältlich. Deshalb kann dieses Verfahren die Erfordernisse von niedrigen Kosten und hoher Produktivität für das Aufzeichnungsmedium nicht erfüllen.
Im Verfahren (4), in dem einer eingebetteten Spurelektrode ein Spurzeichensignal beigegeben ist und die Spurzeichnung durch Erfassen des Signais mit einem Meßfühler durchgeführt wird, mag der Steuermechanismus für ein Aufzeichnungs - Wiedergabegerät einfach sein. Aber das Vorhandensein einer solchen Elektrode und eines Anschlusses zur Eingabe von Spurzeichnungssignalen zweier oder dreier Arten in das Medium, hat extrem niedrige Aufzeichnungsdichte zum Ergebnis und macht den Vorbereitungsprozess für Aufzeichnungsmedien kompliziert, was die Produktivität und die Ausnutzung des Mediums mindert und den Nachschub an kostengünstigen Medien verhindert.
GB-A-2182480 offenbart ein Informations - Wiedergewinnungssystem zum Wiederbeschaffen von Daten, die in Form eines Musters von Oberflächendeformation auf der Oberfläche eines Mediums aufgezeichnet wurden. Das Gerät enthält eine Meßelektrode zum Erfassen von Oberflächeninformation auf dem Aufzeichnungsmedium und zum Erzeugen eines Erfassungssignals auf der Grundlage des Tunnelstroms, der fließt, wenn die Elektrode nahe der Oberfläche des Mediums ist. Das Gerät beinhaltet eine Servoeinrichtung, mit einem piezoelektrischen Gerät zur Steuerung der Trennung der Elektrode und des Mediums, so daß der Tunnelstrom substantiell gleichgehalten wird.
EP-A-0360337, das den Oberbegriff der Ansprüche 1 und 4 wiedergibt, offenbart ein Abtasttunnelmikroskopgerät, in dem eine Meßelektrode die Oberfläche eines Aufzeichnungsmediums abtastet und Oberflächeninformation auf der Oberfläche des Mediums durch Messen des Tunnelstrom zwischen der Elektrode und der Oberfläche erfasst wird. Die Entfernung zwischen der Elektrode und dem Aufzeichnungsmedium wird gesteuert auf der Grundlage eines Steuersignals, das aus dem Tunnelstrom und einem Referenzstrom, der die erwünschte Höhe der Elektrode über der Oberfläche darstellt, abgeleitet wird.
EP-A-0441399 offenbart ein Gerät zum Erfassen der Position einer Elektrode relativ zur Oberfläche eines Aufzeichnungsmediums.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Zugriffsverfahren auf ein Aufzeichnungsmedium zur Verfügung zu stellen, das frei ist von den im vorigen erwähnten Nachteilen, hohe Dichte von Aufzeichnung - Wiedergabe unter Verwendung der Eigenschaften von STM realisiert und einen Hochgeschwindigkeitszugriff zur aufgezeichneten Position mit einem kostengünstigen und hochproduktiven Aufzeichnungsmedium ermöglicht.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Informationsverarbeitungsgerät und ein Informationsverarbeitungsverfahren zur Verfügung zu stellen, die hochdichte Aufzeichnung und Hochgeschwindigkeitswiedergabe ermöglichen.
Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Gerät zur Verfügung gestellt zur Durchführung mindestens eines Vorgangs zum Datenlesen von einem Aufzeichnungsmedium und zum Schreiben von Daten auf ein Aufzeichnungsmedium mit:
einer Meßelektrode zur Erfassung von Oberflächeninformation auf dem Aufzeichnungsmedium und zur Erzeugung eines Erfassungssignals;
einer Einrichtung zur Ableitung eines Entfernungs-Steuerungssignals auf der Grundlage des Erfassungssignals und eines Referenzsignals; und
einer Einrichtung zur Steuerung der Entfernung zwischen der Meßelektrode und dem Aufzeichnungsmedium auf der Grundlage des Entfernungs-Steuerungssignals;
Gerät dadurch gekennzeichnet, daß es weiter beinhaltet:
eine Einrichtung zum Halten von Spitzenwerten des Erfassungssignals und zur Erzeugung eines Spitzenhaltesignals;
und dadurch, daß
die Einrichtung zur Erzeugung eines Entfernungs-Steuerungssignals vorgesehen ist zur Erzeugung des Entfernungs- Steuerungssignals basierend auf dem Spitzenhaltesignal und dem Referenzsignal.
Gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt zur Durchführung mindestens einer der Funktionen des Datenlesens von einem Aufzeichnungsmedium und des Datenschreibens auf ein Aufzeichnungsmedium mit den Schritten:
Abtastung durch eine Meßelektrode über eine Oberfläche eines Aufzeichnungsnediums zur Erfassung von Oberflächeninformation auf dem Aufzeichnungsmedium und dadurch Erzeugen eines Erfassungssignals;
Erzeugen eines Entfernungs - Steuerungssignals auf der Grundlage des Erfassungssignals und eines Referenzsignals; und
Steuerung der Entfernung zwischen der Meßelektrode und dem Aufzeichnungsmedium auf der Grundlage des Entfernungs - Steuerungssignals;
Verfahren gekennzeichnet durch den weiteren Schritt:
des Haltens von Spitzenwerten des Erfassungssignals zur Erzeugung eines Spitzenhaltesignals;
und dadurch, daß
der Schritt zur Erzeugung eines Entfernungs - Steuerungssignals die Erzeugung des Entfernungs - Steuerungssignals auf der Grundlage des Spitzenhaltesignals und des Referenzsignals beinhaltet.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig.1 stellt das Aufzeichnungsmedium und den Aufbau und das Zugriffsverfahren der vorliegenden Erfindung dar.
Fig.2A und 2B stellen die Arbeitsweise der vorliegenden Erfindung dar.
Fig.3 stellt ein erstes Ausführungsbeispiel des Aufzeichnungsmediums der vorliegenden Erfindung dar.
Fig.4 stellt ein zweites Ausführungsbeispiel des Aufzeichnungsmediums der vorliegenden Erfindung dar.
Fig.5A stellt ein drittes Ausführungsbeispiel des Aufzeichnungsmediums der vorliegenden Erfindung dar.
Fig.5B ist eine Schnittansicht des Ausführungsbeispiels der Fig.5A an der Linie AA'.
Fig.6A, 6B und 6C stellen ein Verfahren zur Produktion des in Fig.3 gezeigten Aufzeichnungsmediums dar.
Fig.7A, 7B und 7C stellen ein Verfahren zur Produktion des in Fig.4 gezeigten Aufzeichnungsmediums dar.
Fig.8A, 8B und 8C stellen ein Verfahren zur Produktion des in Fig.5A und 5B gezeigten Aufzeichnungsmediums dar.
Fig.9 stellt den Aufbau eines Aufzeichnungs - Wiedergabegeräts zur Ausführung des Zugriffsverfahrens der vorliegenden Erfindung dar.
Fig.10A und 10B stellen Plätze der Spitze einer Meßelektrode auf der Oberfläche eines Aufzeichnungsmediums des Aufzeichnungs - Wiedergabegeräts der Fig.9 dar.
Fig.11 stellt Signalwellen von Wiedergabeinformation mit dem Aufzeichnungs - Wiedergabegerät der Fig.9 dar.
Fig.12 stellt Signalwellen an verschiedenen Abschnitten während der Aufzeichnung an den Abschnitten des Aufzeichnungsgeräts dar.

BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Die vorliegende Erfindung ermöglicht hohe Dichte und einen Hochgeschwindigkeitszugriff auf Information dadurch, daß sie einen abgestuften Abschnitt mit einem Höhenunterschied, der größer ist als eine Aufzeichnungsaussparungsprojektion bietet oder einen Elektronenzustand hat, der sich von einem Aufzeichnungszustand (im weiteren als Randabschnitt bezeichnet) unterscheidet und Information zweidimensional aufzeichnet und wiedergibt. Die Breite des Randabschnitts ist nicht wie in der Rillenformation begrenzt, so daß sie durch Fotolithographie gebildet werden kann, wie sie in gewöhnlicher kostengünstiger IC Verarbeitung in der Massenproduktion verwendet wird.
Im Zugriffsverfahren der vorliegenden Erfindung erfasst die Meßelektrode den ersten Randabschnitt und führt dann, um Daten zu lesen, die Abtastung des Randabschnitts zweidimensional durch und ermöglicht einen Hochgeschwindigkeitszugriff auf einen Schreibbereich.
Die vorliegende Erfindung wird unter Bezug auf die Zeichnungen im Detail beschrieben.
Fig.1 stellt den Hauptaufbau des Aufzeichnungsmediums und ein Zugriffsverfahren dar. Bezugszeichen 101 bezeichnet ein Substrat des Aufzeichnungsmediums; 102 eine untere Elektrode; 103 eine Aufzeichnungsschicht; 104 ein Elektrodenmuster der Randformation; 121 eine Aufzeichnungs - Wiedergaberegion; und 120 einen Randabschnitt.
Eine Vorrichtung 201, die ein Aufzeichnungsmedium trägt, wird von einem linearen Antrieb 206 in Richtung der Y-Achse bewegt. Ein Aufzeichnungs - Wiedergabekopf 203 trägt eine Meßelektrode 202 und wird von den Antrieben 205 und 204 in Position gesteuert, deren Bewegung in X-Richtung bzw. in Z- Richtung geht.
Der Abstand zwischen der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums und der Meßelektrode wird entsprechend einem Tunnelstrom gesteuert, der zwischen der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums und der Meßelektrode so fließt, daß ein von der Vorspannung VB verursachter Tunnelstrom durch einen Ladungswiderstand RL erfasst, und von einem Verstärker 301 verstärkt wird, eine passende Meßhöhe wird von einer Meßhöhenerfassungsschaltung 302 bestimmt und die Meßhöhe wird durch eine Z-Achsenantriebssteuerschaltung justiert.
Eine Aufzeichnungs - Wiedergaberegion 121 wird auf Grundlage des Randes 120 bestimmt. Die X-Achsen Antriebssteuerschaltung 306 und der Antrieb 205 bewegen die Meßelektrode 202 zum Abtasten entlang der X-Achsenrichtung. Wenn die Meßelektrode nahe an den Randabschnitt 120 gebracht wird, steigt der Tunnelstrom zwischen der Meßelektrode und dem Randabschnitt abrupt an. Dieser abrupte Anstieg des Tunnelstrom wird von einer Randerfassungsschaltung 303 erfasst. Das Erfassungssignal kehrt die Abtastrichtung der Elektrode um. Nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit kehrt die Meßelektrode die Abtastrichtung um, um in Richtung des Randabschnitts abzutasten. Bei dieser Umkehrung wird ein Antriebssignal zur Y-Achsenantriebssteuerschaltung gesandt, um die Vorrichtung um eine Schrittbreite zu verschieben.
Durch Wiederholung des obigen Vorgangs kann die Meßelektrode die Aufzeichnungs - Wiedergaberegion unverändert entlang des Randabschnitts bei einem bestimmten Winkel zum Randabschnitt abtasten.
Bei Durchführung von Aufzeichnung auf ein Aufzeichnungsmedium wird von der Datenmodulationsschaltung 308 durch den Schalter SW eine Schreibspannung (eine Pulsspannung) in Beziehung zur Zeit der Abtastumkehr der Meßelektrode zur X- Achsenrichtung während der Erfassung des Randabschnitts 120 an die Meßelektrode angelegt. Eine Reihe von Datenpulsen wird während der Zeit des Abtastens durch die Meßelektrode in X- Achsenrichtung für eine vorbestimmte Zeit bis zum Beginn einer weiteren Abtastumkehr in Richtung des Randabschnitts aufgezeichnet.
Bei Durchführung dieses Schreibvorgangs jedesmal, wenn die Meßelektrode den Randabschnitt 120 erfasst, wird eine Reihe von Daten in einer Zeile in einem bestimmten Winkel zum Randabschnitt geschrieben und die Vorrichtung gleichzeitig mit dem Schreiben sukzessiv in Y-Achsenrichtung bewegt, wobei die Region 121, in der Daten zweidimensional aufgezeichnet werden, gebildet wird.
Bei der Wiedergabe führt die Meßelektrode das Abtasten unter Bezug auf den Randabschnitt in gleicher Weise durch wie bei der Aufzeichnung. Die Azimutjustierung zwischen der X- Achsenabtastrichung der Meßelektrode und der aufgezeichneten Datenzeile kann mit einem "Wobbling Verfahren" wie in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 54-15727 offenbart durchgeführt werden. Andernfalls kann die Korrektur mit Demodulation von Daten durch eine Technik wie Musterangleichung oder dergleichen nach der zweidimensionalen Regionsabtastung erfolgen.
Bei der Wiedergabe wird zwischen Meßelektrode und dem Aufzeichnungsmedium eine Vorspannung angelegt.
Fig.2A stellt einen Zustand der Datenaufzeichnung auf der Oberfläche eines Aufzeichnungsmediums dar. Bezugszeichen 122 bezeichnet ein Aufzeichnungsdatenbit; 123 (durchgezogene Pfeillinie) einen Platz der Spitze der Meßelektrode, wenn diese veranlaßt wird, in vom Randabschnitt wegführender Richtung abzutasten; 124 (durchbrochene Pfeillinie) einen Platz der Meßelektrode in Bewegung zum Randabschnitt.
Fig.2B stellt den Fall dar, in dem der Randabschnitt 120 nicht auf einer vollkommen geraden Linie liegt, sondern ungleichmäßig ist. Sogar in einem solchen Fall werden die Zeilendaten ohne jeden Mißstand unter Verfolgung des Randabschnitts eingeschrieben. Deshalb ist der Spielraum für die Genauigkeit der Form des fertigen Randabschnitts groß, so daß der Rand in jeder Form, als ein Streifen, eine Spirale und so weiter auftreten kann.
In diesem Verfahren kann, weil das Abtasten zweidimensional entlang dem Randabschnitt durchgeführt wird, die Meßelektrode zu jeder gewünschten Datenaufzeichnungsregion gebracht werden. Wenn z.B. ein Aufzeichnungsmedium neu in ein Aufzeichnungs - Wiedergabegerät eingeführt wurde, ist wegen der mechanischen Ungenauigkeit bei der Einführung die Meßelektrode nicht genau an der Position der Aufzeichnungsregion des Aufzeichnungsmediums. Diese positionelle Ungenauigkeit liegt gewöhnlich im Bereich von 10 bis 100 µm, was sehr viel größer ist, als die Größe der Aufzeichnungsregion. Jedenfalls kann Abtasten durch Randerfassung das Auffinden der Datenregion und die Spureinstellung erleichtern.
Die Aufzeichnungsschicht, die für das Aufzeichnungsnedium der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann aus jedem Material gefertigt sein, solange die Aufzeichnungsschicht es erlaubt, daß die auf sie geschriebene Information durch einen Tunnelstrom zwischen der Meßelektrode und der Aufzeichnungsschicht erfaßt wird. Materialbeispiele der Aufzeichnungsschicht zum Aufzeichnen durch Aussparungsprojektionsbildung auf der Oberfläche schließen HOPG (Hochausgerichtete Pyrolithische Graphite) Spaltungssubstrate, Si Wafer, metallische Dünnfilme aus Au, Ag, Pt, Mo, Cu oder dergleichen ein, die durch Vakuumbedampfung oder epitaxiales Wachstum entstehen und glasige Metalle wie Rh&sub2;&sub5;Zr&sub7;&sub5; und Co&sub3;&sub5;Tb&sub6;&sub5;, Materialbeispiele für die Aufzeichnung bei elektronischem Züstand der Oberfläche schließen Dünnfilmschichten aus amorphem Si, π-elektronisch-konjugierte organische Bestandteile und chalcogenoide Bestandteile und dergleichen ein.
Die Form des Aufzeichnungsmediums und das Material des Substrats der vorliegenden Erfindung ist in keiner Weise beschränkt. Formbeispiele der Substrate schließen kartenförmige oder bandförmige Substrate ein, die geeignet sind, daß Randabschnitte in Streifen gebildet werden und scheibenförmige Substrate, geeignet zur Bildung von Randabschnitten in Spiralen. Materialbeispiele der Substrate schließen Kristallspaltungssubstrate wie HOPG und Glimmer, kristalline Oberflächen-Grundsubstrate aus Si, Saphire, MgO, etc, Quarzschmelze, Corningglas #7059 und so fort ein. Als Substrate für bandförmige Aufzeichnungsmedien können Polykarbonatharz, Acrylharz, PEEK, PET, Nylon verwendet werden.

[Aufzeichnungsmedium Beispiel 1]

Fig.3 stellt ein erstes Ausführungsbeispiel des Aufzeichnungsmediums zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung dar. Das Ausführungsbeispiel wird im weiteren unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben.
Bezugszeichen 101 bezeichnet ein Substrat; 102 a eine untere Elektrode; 103 eine Aufzeichnungsschicht; und 104 Elektroden, die einen Rand bilden.
Die Meßelektrode wird vom Punkt "a" aus eingeführt und vollzieht die Abtastung der Reihe nach entlang dem Rand der streifenförmigen Elektrode 104 und wird danach vom Punkt "b" aus herausgebracht. Im Eingangsbereich "a" der Meßelektrode dehnt sich der von der Elektrode 104 gebildete Randabschnitt trichterförmig aus, um die Setzabweichung zwischen der Meßelektrode und dem Aufzeichnungsmedium zu kompensieren. Deshalb wird die Meßelektrode vom trichterförmigen Rand in den Aufzeichnungsbereich geführt.
Der Vorgang zur Herstellung des Aufzeichnungsmediums wird durch Schnittansichten für die jeweiligen Schritte unter Bezug auf die Fig. 6A bis 6C beschrieben.
Wie in Fig. 6A gezeigt, wird auf einem Substrat 101 aus Glimmer, das in der Luft getrennt wurde, Gold durch Anlegen eines Vakuums zum epitaxialen Wachsen auf der gesamten Oberfläche veranlasst, um eine untere Elektrodenschicht 102 zu bilden. Der Aufbau der unteren Elektrodenschicht wurde unter den Bedingungen einer Substrattemperatur von 500ºC, einer Anlegungsrate von 10 Å/sec, einem Anlegungsdruck von 5 x 10&supmin;&sup6; Torr und Filmstärke von 5000 Å durchgeführt.
Danach wird wie in Fig.6B gezeigt, auf der unteren Elektrode 102 ein monomolekularer zweischichtig aufgebauter Polyimidfilm in einer Stärke von 8 Å nach einem Langmuir- Blodgett Verfahren als Aufzeichnungsschicht 103 gebildet.
Das Verfahren zur Bildung des monomolekular aufgebauten Polyimidfilms wird im weiteren im Detail beschrieben.
Die nachfolgend von der Formel (3) dargestellte Polyamidsäure wird in N,N-Dimethylacetamid (mit einer Konzentra tion von 1 x 10 M wegen des Monomers) gelöst. Dazu wird 1 x 10&supmin;³M N,N-Dimethyloctadecylaminlösung in der gleichen Verdünnung in einem Mischverhältnis von 1:2 (V/V) gemischt, um eine Lösung des durch die Formel (4) dargestellten Octadecylaminsalzes der Polyamidsäure vorzubereiten. Formel 3 Formel 4
Diese Lösung wird über die wässrige Phase verbreitet, die aus reinem Wasser mit einer Temperatur von 20ºC besteht, um einen Monomolekularfilm auf der Wasseroberfläche zu bilden. Nach Verdampfen der Lösung wurde der Oberflächendruck bis zu 25 mN/m erhöht. Bei konstantem Qlberflächendruck wurde das vorher erwähnte Substrat mit der unteren Elektrode, in einer Richtung, die die Wasseroberfläche mit einer Geschwindigkeit von 5 mm/min kreuzt, langsam in das Wasser getaucht und dann zur Bildung eines zweischichtigen monomolekular aufgebauten Films vom Y-Typ mit einer Geschwindigkeit von 5 mm/min herausgezogen. Danach wird das Substrat für 10 Minuten einer Hitzebehandlung von 300ºC unterworfen, um das Octadecylaminsalz der Polyamidsäure, wie in Formel (5) gezeigt, in ein Imid zu wandeln, wobei sich ein zweischichtiger polyimid monomolekular aufgebauter Film bildet. Formel 5
Danach wird, wie in Fig.6C dargestellt, über die gesamte Oberfläche der Aufnahmeschicht 103 mit Vakuum Gold in einer Stärke von 500 Å aufgedampft und der unnötige Bereich des Metallmusters durch photolithografisches Atzen mit wässrigem Kaliumiodid entfernt, um eine randbildende Elektrode 104 in einer Zeilenbreite von 1 µm und einer Teilung von 2 µm zu bilden.

[Wirkung des Aufzeichnungsmediums Beispiel 1]

Das Aufzeichnungsmedium des Beispiels 1 hat folgende Vorteile:
(1) Der Randabschnitt zum Spurlegen kann mit Photolithographie gebildet werden, so daß das Aufzeichnungsmedium sich für die Massenproduktion eignet und mit geringen Kosten hergestellt werden kann.
(2) Der Eingangsabschnitth zum Einführen der Meßelektrode zu einer Aufzeichnungsregion des Aufzeichnungsmediums ist fertig formbar, was den zugestandenen Bereich mechanischer Genauig keit bei Auswechslung und Installation des Aufzeichnungsmediums verbreitert und die Gestaltung des Aufzeichnungs - Wiedergabegeräts erleichtert.

[Aufzeichnungsmedium Beispiel 2]

Ein zweites Ausführungsbeispiel des in der vorliegenden Erfindung verwendeten Aufzeichnungsmediums ist in Fig.4 dargestellt.
In Fig.4 bezeichnet Bezugszeichen 101 ein Substrat; 102 a eine untere Elektrode, die einen Randabschnitt bildet; und 103 eine Aufzeichnungsschicht. Eine Meßelektrode 202 bewegt sich in zu einem Streifen des Randabschnitts senkrechter Richtung, um. auf eine gewünschte Spur, nämlich einen Streifen im Randabschnitt, Zugriff zu nehmen. In jeder Spur tastet die Meßelektrode entlang des Randabschnitts ab: in diesem Beispiel ist die projezierende Seite der Aufzeichnungsschicht die Aufzeichnungs Wiedergaberegion.
Der Vorgang der Produktion dieses Aufzeichnungsmediums wird im weiteren unter Bezug auf die Schnittansichten der Fig. 7A bis 7C für die jeweiligen Produktionsschritte beschrieben.
Zuerst wird, wie in Fig.7A gezeigt, Gold zu epitaxialem Wachstum auf der gesamten Oberfläche eines Glimmersubstrats 101, das in der Luft getrennt wurde angeregt, um eine Elektrodenschicht 102 zu bilden. Der Aufbau der Elektrodenschicht 102 wird unter den Bedingungen einer Substrattemperatur von 500ºC, einer Anlegungsrate von 10 Å/sec, einem Aufdampfungsdruck von 5 x 10&supmin;&sup6; Torr und Filmstärke von 5000 Å durchgeführt.
Die Elektrodenschicht 102 wird, wie in Fig.78 gezeigt, durch Eintauchen in eine Ätzlösung aus wässrigem Kaliumiodid, wie beim herkömmlichen photolithographischen Ätzen, geätzt, um eine Rille von 1 µm in der Zeilenbreite, 2 um in der Teilung und 200 Å in der Tiefe zu bilden, die eine Elektrodenschicht mit einem gestuften Abschnitt 120 als Randabschnitt wird.
Danach wird, wie in Fig.7C gezeigt, auf der Elektrodenschicht 102 ein zweischichtig aufgebauter Film von 8 Å Stärke eines polyimid monomolekular aufgebauten Films als Aufzeichnungsschicht 103 nach einem LB Verfahren gebildet.
Der polyimid monomolekular aufgebaute Film wird in der gleichen Weise gebildet wie im obigen Aufzeichnungsmedium Beispiel 1.

[Wirkung des Aufzeichnungsmediums Beispiel 2]

Im zweiten Beispiel des Aufzeichnungsmediums wird der Randabschnitt von der unteren Elektrode gebildet, so daß die Aufzeichnungsschicht beim Schritt des photolithographischen Ätzens des Randaufbaus keiner Ätzlösung ausgesetzt wird. So wird die Aufzeichnungsschicht als letzter Schritt bei der Produktion des Aufzeichnungsmediums gebildet. Dementsprechend kann in diesem Beispiel jede Sorte von Material für die Aufzeichnungsschicht verwendet werden.

[Aufzeichnungsmedium Beispiel 3]

Ein drittes Ausführungsbeispiel des Aufzeichnungsmediums zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung wird in Fig.5A und 5B gezeigt. Fig.5A ist eine Draufsicht und 5B eine Schnittansicht an der Linie A-A' in Fig.5A. In den Zeichnungen bezeichnet Bezugszeichen 101 ein Substrat in Scheibenform; 102 eine untere Elektrode; 103 ein Aufzeichnungsmedium und 105 einen durch lonenimplantation gebildeten Randabschnitt.
Dieser Randabschnitt ist in Spiralform auf einem scheibenförmigen Substrat gebildet. Die Meßelektrode wird zum Medium geführt während das Substrat sich dreht und die Meßelektrode bewegt sich von außen zum Mittelpunkt der Scheibe oder vom Mittelpunkt der Scheibe nach außen und führt Aufzeichnung oder Wiedergabe durch.
Der Vorgang der Produktion dieses Aufzeichnungsmediums wird im weiteren unter Bezug auf die Schnittansichten der Fig. 8A bis 8C für die jeweiligen Produktionsschritte beschrieben.
Als erstes wird, wie in Fig.8A gezeigt, Gold zu epitaxialem Wachstum auf der gesamten Oberfläche eines Glimmersubstrats 101, das in der Luft getrennt wurde angeregt, um eine Elektrodenschicht 102 zu bilden. Der Aufbau der Elektrodenschicht wird unter den Bedingungen einer Substrattemperatur von 500ºC, einer Anlegungsrate von 10 Å/sec, dem Aufdampfungsdruck von 5 x 10&supmin;&sup6; Torr und der Filmstärke von 5000 Å durchgeführt.
Als zweites wird wie in Fig.8B gezeigt, reines Silizium in die Elektrodenschicht 102 mit Hilfe eines Ionenstrahlbündelungsgeräts bei einer Beschleunigungsspannung von 80 kV und mit einer Dosis von 10¹&sup5; Ionen/cm² in die von den Pfeilmarkierungen bezeichnete Richtung injiziert, um einen modifizierten Abschnitt 105 von 0,1 µm in der Breite und 1,1 µm in der Teilung als Randabschnitt zu bilden.
Danach wird, wie in Fig.8C gezeigt, auf der Elektrodenschicht 102 ein zweischichtiger polyimid monomolekular aufgebauter Film von 8 Å Stärke als Aufzeichnungsschicht 103 gemäß einem LB Verfahren gebildet.
Der polyimid monomolekular aufgebaute Film wird auf dieselbe Weise wie im obigen Aufzeichnungsmedium Beispiel 1 gebildet.

[Wirkung des Aufzeichnungsmediums Beispiel 3]

Das Aufzeichnungsmedium des dritten Beispiels hat folgende Vorteile:
(1) Ein Randabschnitt mit extrem kleiner Arbeitsfläche wird durch Ioneninjektion gebildet, was die Fläche des Nicht- Aufzeichnungs - Wiedergabeabschnitts für den Randabschnitt verkleinert.
(2) Die Genauigkeit der positionssteuerung der Ioneninjektion kann für die Randaufbauteilung von 1,1 µm ungefähr 0,1 bis 0,2 µm betragen, was mit der Verwendung einer üblichen Vorrichtung des Geräts befriedigend erreicht werden kann. Deshalb sind die Kosten für den Randaufbau gering.
(3) Der in Spiralform gefertigte Randabschnitt ermöglicht gleichmäßige Aufzeichnung - Wiedergabe einer großen Datenmenge ohne Zeitverlust beim Wechsel zum Spurzugriff und ohne Aufzeichnungslücke, was zur Aufzeichnung und Wiedergabe belebter Bilder geeignet ist.

[Beispiel für ein Zugriffsverfahren]

Fig.9 stellt ein Beispiel eines Aufbaus eines Aufzeichnungs - Wiedergabegeräts zur praktischen Anwendung des Zugriffsverfahrens der vorliegenden Erfindung dar.
Fig.10A und Fig.10B stellen Plätze der Spitze einer Meßelektrode auf der Oberfläche eines Aufzeichnungsmediums dar. Fig.11 und Fig.12 zeigen Beispiele der Wellenform von Signalzeilen, erzeugt vom Aufzeichnungs - Wiedergabegerät der Fig.9 zur Zeit der Wiedergabe und Aufzeichnung. Die Beschreibung dazu erfolgt im weiteren unter Bezug auf die Zeichnungen.
Bezugszeichen 101 bezeichnet ein Substrat eines Aufzeichnungsmediums. Eine Vorrichtung 201 ist in X, Y und Z Richtung in einem Bereich von 10 mm bewegbar, bzw. so, daß sie eine Meßelektrode in jede gewünschte Aufzeichnungsregion auf dem Aufzeichnungsmedium bringen kann. Ein zylindrischer PZT Antrieb 210 steht für das Abtasten entlang einer Datenzeile auf dem Aufzeichnungsmedium durch eine Meßelektrode 202 zur Verfügung, und ist jeweils in Richtung X, Y und Z innerhalb eines Bereichs von 2 µm bewegbar.
Die Meßelektrode 202 ist mit einem Stromverstärker 310 verbunden. Die Ausgabe des Stronverstärkers wird über eine logarithmische Reduzierschaltung 311 einer Sample-and-Hold Schaltung 312 eingegeben. Ein Ausgangssignal (a) der Sampleand-Hold Schaltung wird jeweils einem Komparator 313, einer Spitzenhalteschaltung 314 und einem Hochpassfilter 318 eingegeben.
Der Ausgang (b) der Spitzenhalteschaltung 314 ist mit einem Fehlerverstärker 315 und einem Tiefpassfilter 316 verbunden. Der Ausgang des Fehlerverstärkers ist mit einer ΔZ-Antriebselektrode des zylindrischen PZT verbunden. Der Ausgang des Tiefpassfilters 316 wird über einen Dämpfer VR&sub3; einem Komparator 317 eingegeben.
Der Ausgang (d) des Hochpassfilters 318 ist mit einem anderen Eingang des Komparators 317 verbunden. Weiter wird der Ausgang des Komparators 317 einem Datenmodulator einer Datenmodulations - Demodulationssektion 323 eingegeben.
Ein Datenmodulationsausgang der Datenmodulations - Demodulationssektion ist mit einem Taktgenerator 321 verbunden und außerdem mit einer Elektrode des Aufzeichnungsmediums, kombiniert mit einer DC Vorspannung VB1.
Eine Spurlegesteuersektion 322 treibt den zylindrischen PZT Antrieb 210 durch einen Up/Down Zähler 319 und einen D/A Wandler 320 an. Mit der Up-Eingabe (g) zum Up/Down Zähler 319 ist ein ODER Gatter für den Ausgang des Komparators 313 für die Randerfassung und das Up-Steuersignal aus der Spurlegesteuersektion 322 verbunden. Andererseits ist als Down-Eingabe (f) zum Up/Down Zähler 319 das Down-Steuersignal der Spurlegesteuersektion verbunden. Der Zählungsausgang des Up/Down Zählers wird durch den D/A Wandler 320 in analoge Spannung gewandelt und treibt den zylindrischen PZT durch eine Entfernung von ΔX an. Weiter treibt der Ausgang des D/A Wandlers 320 nach Verbindung mit einem Wobblesignal (k) durch einen variablen Widerstand R&sub2;, gesteuert vom Azimutabtaststeuersignal (l) und einem Widerstand R&sub1; den zylindrischen PZT durch eine Entfernung von ΔY an.
Beim Wiedergabevorgang ist der Platz der Meßelektrode 202 auf dem Aufzeichnungsmedium wie mit den Daten in Fig.10A gezeigt. Der zylindrische PZT 210 beginnt aus der ursprünglichen Setzposition 140 der Meßelektrode auf der Vorrichtung 201 abzutasten und tastet Daten entlang dem mit Bezugszeichen 141 gezeigten Platz ab. Bei Erfassen des Randes 120 dreht die Meßelektrode die Abtastrichtung um und folgt dem Platz 142. Nach Abtasten einer vorbestimmten Entfernung dreht sie die Abtastrichtung erneut, nun zum Rand 120 um.
Wenn die Meßelektrode nach Wiederholung des obigen Vorgangs die Datenbitzeile 122 erfasst, fährt sie durch Justieren der Azimutabtastung sequentiell fort, der Datenzeile zu folgen.
Die Azimutabtastung der Meßelektrode wird durch Anderung des variablen Widerstands R&sub2; durch das Azimutabtaststeuersignal (1) so gesteuert, daß das Antriebsverhältnis ΔX/ΔY des zylindrischen PZT Antriebs 210 geändert wird. Die passende Azimutabtastung wird wie in Fig.9 gezeigt, durch Überwachung eines Ummantelungssignals (c), das die Tunnelspitzenspannung, die aus dem ΔY Antrieb durch die Wobblespannung (k) resultiert, festgelegt.
Fig.108 zeigt den Abtastzustand der Meßelektrode über einer Datenzeile des Aufzeichnungsmediums als Schnittansicht Der Abstand zwischen der Meßelektrode und der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums wird durch Vergleich eines Spitzenhaltewertes des logarithmisch verringerten Tunnelstromes mit der Referenzspannung VB3 gesteuert und treibt den zylindrischen PZT durch eine Entfernung ΔZ an.
Durch diese Steuerung tastet die Meßelektrode so ab, daß die herausragenden Abschnitte oder die Abschnitte mit dem höchsten Elektronenstand der Datenzeile ummantelt werden.
Der Vorgang in der Wiedergabe wird unter Bezug auf das Zeitdiagramm der Fig.ll, das den Zustand der jeweiligen Signale zeigt, beschrieben.
Der von der Meßelektrode erfasste Tunnelstrom wird vom Stromverstärker 310 in Fig.9 verstärkt, logarithmisch vom logarithmischen Verringerer veringert und dann der Sampleand-Hold Schaltung 312 eingegeben. Diese Sample-and-Hold Schaltung befindet sich zur Zeit der Wiedergabe in einem Durch-Zustand, um den Ausgang des logarithmischen Verringerers direkt weiterzugeben.
Der Zugriff der Meßelektrode auf den Rand wird durch Vergleich des Sample-and-Holdausgangs (a) und der Schwellenspannung VB2, durchgeführt von einem Randerfassungskomparator erfasst. VB2 wird größer gesetzt als die Ausgangsspannung der Datenzeile.
Das Signal der Randerfassung drängt den Up/Down Zähler zum Up-Zählvorgang. Nach einer bestimmten Anzahl von Zählungen wendet sich der Zähler wieder dem Down-Zählvorgang zu. Die Steuersignale für Up und Down im Up/Down Zähler werden durch (g) und (f) in Fig.11 gezeigt. Der Ausgang für ΔX Antrieb wird durch (h) in Fig.11 gezeigt.
Diese Vorgänge erlauben es der Meßelektrode abzutasten, ohne mit dem Rand des Aufzeichnungsmediums zu kollidieren.
Aus dem Sample-and-Hold Ausgang (a) werden hochfrequente Bestandteile, nämlich Dateninformationsbestandteile, herausgeholt und mit Hilfe des Komparators 317 mit der passenden verminderten Spannung des Ummantelungssignals (c) der Datenzeile verglichen, um binäre Daten (e) zu erhalten. Die jeweiligen Eingangsdaten zum Komparator werden durch (c) und (d) in Fig.11 angezeigt. Das binäre Signal wird durch (e) in Fig.11 angezeigt. Außerdem wird das Ummantelungssignal (c), durch Integrieren des Spitzenhalteausgangs (b) mit Hilfe des Tiefpassfilters 316 abgeleitet.
Die Vorgänge beim Aufzeichnen werden unter Bezug auf das Zeitdiagramm der Fig.12, das den Zustand der jeweiligen Signale zeigt, beschrieben.
Wenn der Zugriff auf den Rand vom Komparator 313 durch Vergleich des Ausgangssignals (a) der Sample-and-Hold Schaltung 312 mit VB2 erfasst wird, wird der Schreibvorgang durch Setzen von VB3 auf eine vorbestimmte Höhe gestartet. Nachdem die Steuerung der Lücke zwischen der Meßelektrode und dem Aufzeichnungsmedium stabilisiert wurde, wird das Sample-and- Hold Steuersignal (i) durch Gleichschaltung mit einem Datenschreibtakt in den Holdzustand versetzt und der Impuls (j) wird vom Pulsgenerator 321 erzeugt. Das Schreiben der Datenpulse wird solange fortgesetzt, bis die Abtastrichtung der Meßelektrode umgedreht wird. Wenn die Abtastrichtung der Meßelektrode umgedreht wird, wird der Vorgang in einen Lesestatus geändert und der Datenschreibvorgang bis zur nächsten Randerfassung in Bereitschaft gehalten.

[Wirkung des Zugriffsverfahrens des Beispiels]

Wie aus den Beispielen für das im obigen beschriebene Zugriffsverfahren verständlich, wird, weil die Datenzeile mit Bezug auf den Randabschnitt des Aufzeichnungsmediums geschrieben wird, der Zeitablauf für die aufgezeichneten Datenbit durch Abtasten einer Datenbitzeile mit einer Lesemeßelektrode genau geschätzt. Dementsprechend hat das Verfahren folgende Vorteile.
(1) Der Azimut beim Abtasten der Datenzeile wird durch ein Wobblingverfahren oder ein ähnliches Verfahren genau bestimmt.
(2) Der Zeitablauf für das Datensampling ist genau, was einen hohen S/N Grad beim Lesen ermöglicht.
(3) Der Rand kann ungleichmäßig sein. Wenn die Meßelektrode über einen Rand kommt, erfasst sie den nächsten Rand und bewegt sich automatisch zwischen die Spuren.
(4) Schreib- und Lesevorgang werden unabhängig von der Form des Randes durchgeführt, was eine Austauschbarkeit des Aufzeichnungsmediums ungeachtet der Form der Spur ergibt, sogar mit einem mit anderer Spurform.
(5) Da gemäß der Erfindung eine Spitzenhalteschaltung in der Schaltung zur Steuerung der Lücke zwischen einer Meßelektrode und der Oberfläche eines Aufzeichnungsmediums verwendet wird, vermeidet die Meßelektrode jede steile Projektion, wie einen Rand mit einer hohen Zeitkonstante und wenn die Meßelektrode aus dem herausragenden Abschnitt eines Datenbits gerät, nähert sich die Meßelektrode der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums mit einer niedrigen Zeitkonstante. Diese Vorgehensweise verringert unnötige Auf-und-Abbewegungen der Meßelektrode so weit wie möglich und ermöglicht dadurch Abtasten mit extrem hoher Geschwindigkeit durch die Meßelektrode.
(6) Durch Verwendung eines Lückensteuersignals, nämlich einer Schwellenspannung zur binären Behandlung bei der Datenwiedergabe unter Verwendung eines Ummantelungssignals für Datenzeilen, können Störungen von Datenbitsignalen, hervorgerufen durch Verwerfung oder Deformation eines Substrats oder Uneinheitlichkeit oder Empfindlichkeit einer Aufzeichnungsschicht und so weiter kompensiert werden.
Ein Zugriffsverfahren, das einen Randabschitt auf einem Aufzeichnungsmedium zur Verfügung stellt und das zweidimensionale Aufzeichnen von Datenzeilen mit Bezug zu diesem Rand durchführt, hat folgende Vorteile.
(1) Der Rand eines Aufzeichnungsmediums kann durch die übliche photolithographische Technik, die bei Silizium IC Verarbeitung verwendet wird, ausreichend geformt werden. Genügend hohe Dichte bei Aufzeichnung - Wiedergabe ist sogar im Mikrometerbereich von Zeilenbreite und Zeilenabstand erreichbar.
(2) Da die zum Spurlegen nötige Information am Rand liegt, ist die für das Spurlegen nötige Region im Prinzip extrem klein. Dementsprechend kann die Aufzeichnungsdichte durch Verwendung von Ionenstrahlverarbeitung oder einem ähnlichen Verfahren zur Musterbereitung für Randaufbau bis zum Maximum vergrößert werden.
(3) Die Produktionsverarbeitung für das Aufzeichnungsmedium hat einen hohen Freiheitsgrad, so daß eine Formvielfalt von Substraten verwendet werden kann und das Material für das Aufzeichnungsmedium ohne Rücksicht auf die Verarbeitung gewählt werden kann.
(4) Der Einführungsabschnitt zur Einführung der Meßelektrode auf das Aufzeichnungsmedium kann auf dem Aufzeichnungsmedium gebildet werden. Deshalb kann ein Austauschmechanismus für Aufzeichnungsmedien bereits ohne Anforderungen an die Dimensionsgenauigkeit der Aufzeichnungsmedien verwirklicht werden.
(5) Der Spurlegevorgang mit Bezug auf den Rand wird in einer zweidimensionalen Datenregion durchgeführt. Deshalb ist die Verarbeitungszeit für das Spurlegen für ein Bit äußerst gering, was Hochgeschwindigkeitslesen-und schreiben ermöglicht.
Wie im vorigen erörtert, erfüllen die Wirkungen die Anforderungen an die Funktionen von Speicher mit (1) hoher Dichte und großem Aufzeichnungsvolumen, von (2) hoher Reaktionsgeschwindigkeit bei Aufzeichnung-Wiedergabe und (3) hoher Produktivität und geringer Kosten.

Claims

1. Gerät zur Durchführung mindestens eines Vorgangs zum Datenlesen von einem Aufzeichnungsmedium (103) und zum Schreiben von Daten auf ein Aufzeichnungsmedium mit:

Meßelektrode (202) zur Erfassung von Oberflächeninformation auf dem Aufzeichnungsmedium (103) und zur Erzeugung eines Erfassungssignals;

Einrichtung zur Ableitung eines Enfernungs-Steuerungssignals auf der Grundlage des Erfassungssignals und eines Referenzsignals; und

Einrichtung (210) zur Steuerung der Entfernung zwischen der Meßelektrode (202) und dem Aufzeichnungsmedium (103) auf der Grundlage des Entfernungs-Steuerungssignals;

Gerät dadurch gekennzeichnet, daß es weiter beinhaltet:

Einrichtung (314) zum Halten von Spitzenwerten des Erfassungssignals und zur Erzeugung eines Spitzenhaltesignals;

und dadurch, daß

Einrichtung (315) zur Erzeugung eines Entfernungssteuerungssignals vorgesehen ist zur Erzeugung des Entfernungs- Steuerungssignals basierend auf dem Spitzenhaltesignal und dem Referenzsignal.

2. Gerät nach Anspruch 1, wobei das Gerät weiter beinhaltet:

Tiefpassfilter (316) zur Integration des Spitzenhaltesignals;

Hochpassfilter (318) zum Extrahieren des Dateninformationsbestandteils aus dem Erfassungssignal; und einen Komparator (317) zum Binärsetzen des Ausgangssignals des Hochpassfilters (318) unter Verwendung des Ausgangssignals des Tiefpassfilters (316) als Schwellenwert, um ein binärgesetztes Signal zu erhalten, das die Dateninformation auf dem Aufzeichnungsmedium (103) darstellt.

3. Gerät nach jedem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Entfernungssteuerungseinrichtung ein Piezoantrieb (210) ist.

4. Verfahren zur Durchführung mindestens einer der Funktionen des Datenlesens von einem Aufzeichnungsmedium (103) und des Datenschreibens auf ein Aufzeichnungsmedium mit den Schritten:

Abtastung durch eine Meßelektrode (202) über eine Oberfläche eines Aufzeichnungsmediums (103) zur Erfassung von Oberflächeninformation auf dem Aufzeichnungsmedium (103) und dadurch Erzeugen eines Erfassungssignals;

Erzeugen eines Entfernungs - Steuerungssignals auf der Grundlage des Erfassungssignals und eines Referenzsignals; und

Steuerung der Entfernung zwischen der Meßelektrode (202) und dem Aufzeichnungsmedium (103) auf der Grundlage des Entfernungs - Steuerungssignals;

Verfahren gekennzeichnet durch den weiteren Schritt:

des Haltens von Spitzenwerten des Erfassungssignals zur Erzeugung eines Spitzenhaltesignals;

und dadurch, daß

der Schritt zur Erzeugung eines Entfernungs - Steuerungssignals die Erzeugung des Entfernungs - Steuerungssignals auf der Grundlage des Spitzenhaltesignals und des Referenzsignals beinhaltet.

5. Verfahren nach Anspruch 4, in dem Daten vom Aufzeichnungsmedium (103) gelesen werden und das weiter folgende Schritte beinhaltet:

Integration des Spitzenhaltesignals unter Verwendung eines Tiefpassfilters (316);

Extrahieren des Dateninformationsbestandteils aus dem Erfassungssignal unter Verwendung eines Hochpassfilters (318); und

Binärsetzen des Ausgangssignals des Hochpassfilters (318) unter Verwendung des Ausgangssignals des Tiefpassfilters (316) als Schwellenwert, um ein binärgesetztes Signal zu erhalten, das die Dateninformation auf dem Aufzeichnungsmedium (103) darstellt.