JP2002025134A - 炭素含有物質を用いた再書込み可能なデータストレージ及びその書込み方法並びに読出し方法 - Google Patents
炭素含有物質を用いた再書込み可能なデータストレージ及びその書込み方法並びに読出し方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 炭素含有物質を用いた再書込み可能なデータ
ストレージ及びその書込み方法並びに読出し方法を提供
する。 【解決手段】 カンチレバーチップ５０と導電体膜２０
との間に印加する電圧を調節することによって、導電体
膜２０上に電流誘導電気化学反応による炭素含有物質３
０の形成または炭素含有物質３０の除去を行ない、これ
によって情報の書込みまたは情報の消去を実行する。こ
のようにして情報を記録する機能を有する炭素含有物質
３０の大きさは、カンチレバーチップ５０と導電体膜２
０との間に印加する電圧のレベルまたは印加時間を調節
することによって制御することが可能である。
ストレージ及びその書込み方法並びに読出し方法を提供
する。 【解決手段】 カンチレバーチップ５０と導電体膜２０
との間に印加する電圧を調節することによって、導電体
膜２０上に電流誘導電気化学反応による炭素含有物質３
０の形成または炭素含有物質３０の除去を行ない、これ
によって情報の書込みまたは情報の消去を実行する。こ
のようにして情報を記録する機能を有する炭素含有物質
３０の大きさは、カンチレバーチップ５０と導電体膜２
０との間に印加する電圧のレベルまたは印加時間を調節
することによって制御することが可能である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、再書込み可能なデ
ータストレージ及びその書込み方法並びに読出し方法に
係り、特に、マイクロチップとストレージ基板との間に
印加されたバイアス電圧を制御することによって形成さ
れる炭素含有物質（ｃａｒｂｏｎａｃｅｏｕｓ ｍａｔ
ｅｒｉａｌ）を用いた再書込み可能なデータストレージ
及びその書込み方法並びに読出し方法に関する。
ータストレージ及びその書込み方法並びに読出し方法に
係り、特に、マイクロチップとストレージ基板との間に
印加されたバイアス電圧を制御することによって形成さ
れる炭素含有物質（ｃａｒｂｏｎａｃｅｏｕｓ ｍａｔ
ｅｒｉａｌ）を用いた再書込み可能なデータストレージ
及びその書込み方法並びに読出し方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のデータストレージ（ｄａｔａ ｓ
ｔｏｒａｇｅ：データ記憶）技術としては、強誘電体を
分極させる方法、ポリマーを熱的に変換させる方法、磁
性体の相変換（ｐｈａｓｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉ
ｏｎ）を生起させる方法、抵抗体（ｒｅｓｉｓｉｔａｎ
ｔ ｓｕｂｓｔａｎｃｅ）の相変換を生起させる方法、
金属または半導体を酸化させて相変換を生起させる方法
等があるが、これらの技術は、記録時間、データ保持の
安定性等の面で、各々一長一短を有していた。
ｔｏｒａｇｅ：データ記憶）技術としては、強誘電体を
分極させる方法、ポリマーを熱的に変換させる方法、磁
性体の相変換（ｐｈａｓｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉ
ｏｎ）を生起させる方法、抵抗体（ｒｅｓｉｓｉｔａｎ
ｔ ｓｕｂｓｔａｎｃｅ）の相変換を生起させる方法、
金属または半導体を酸化させて相変換を生起させる方法
等があるが、これらの技術は、記録時間、データ保持の
安定性等の面で、各々一長一短を有していた。
【０００３】このような従来のデータストレージのう
ち、一部は、再書込み（ｒｅｗｒｉｔａｂｌｅ）が不可
能である。また、もし再書込みが可能であった場合で
も、記録媒体の相変換現象を利用するにあたって、情報
の書込み及び情報の消去の周期（ｗｒｉｔｅ／ｅｒａｓ
ｅ ｃｙｃｌｅ）に伴う物質特性の低下、並びに情報の
書込みと情報の消去の繰り返しで実用上耐え得る反復回
数（ｅｎｄｕｒａｎｃｅ）が小さくなってしまうという
問題があった。
ち、一部は、再書込み（ｒｅｗｒｉｔａｂｌｅ）が不可
能である。また、もし再書込みが可能であった場合で
も、記録媒体の相変換現象を利用するにあたって、情報
の書込み及び情報の消去の周期（ｗｒｉｔｅ／ｅｒａｓ
ｅ ｃｙｃｌｅ）に伴う物質特性の低下、並びに情報の
書込みと情報の消去の繰り返しで実用上耐え得る反復回
数（ｅｎｄｕｒａｎｃｅ）が小さくなってしまうという
問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記問題点
を解決するために創案されたものであって、相変換を応
用することなく再書込みを行なうことによって、物質特
性の低下を抑えると共に、情報の書込みと情報の消去と
の繰り返しにおける耐用回数を向上させるべく、炭素含
有物質を用いた再書込み可能なデータストレージ及びそ
の書込み方法並びに読出し方法を提供することを目的と
する。
を解決するために創案されたものであって、相変換を応
用することなく再書込みを行なうことによって、物質特
性の低下を抑えると共に、情報の書込みと情報の消去と
の繰り返しにおける耐用回数を向上させるべく、炭素含
有物質を用いた再書込み可能なデータストレージ及びそ
の書込み方法並びに読出し方法を提供することを目的と
する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明に係る炭素含有物質を用いた再書込み可能なデ
ータストレージは、基板と該基板上に導電体が蒸着され
た導電体膜とを有する書込板と前記導電体膜に情報を記
録する機能を有するスポット状の炭素含有物質を形成ま
たは除去するためのチップとを具備したことを特徴とす
る。（請求項１）
の本発明に係る炭素含有物質を用いた再書込み可能なデ
ータストレージは、基板と該基板上に導電体が蒸着され
た導電体膜とを有する書込板と前記導電体膜に情報を記
録する機能を有するスポット状の炭素含有物質を形成ま
たは除去するためのチップとを具備したことを特徴とす
る。（請求項１）
【０００６】また、前記の炭素含有物質を用いた再書込
み可能なデータストレージにおいて、前記基板はＳｉ基
板上にＳｉＯ2層を成膜した基板よりなり、前記導電体
膜はＡｕが蒸着されて形成された膜よりなり、前記チッ
プはＳｉよりなるチップ上にＴｉがコーティングされて
なることが望ましい。（請求項２、３、４）
み可能なデータストレージにおいて、前記基板はＳｉ基
板上にＳｉＯ2層を成膜した基板よりなり、前記導電体
膜はＡｕが蒸着されて形成された膜よりなり、前記チッ
プはＳｉよりなるチップ上にＴｉがコーティングされて
なることが望ましい。（請求項２、３、４）
【０００７】このように構成すれば、チップと導電体膜
との間に印加される電圧を適宜に調節することにより導
電体膜上に電流誘起電気化学反応を生起して炭素含有物
質を形成し、この炭素含有物質の形成による情報の書込
み、あるいはこの炭素含有物質の除去による情報の消去
を実行することができる、炭素含有物質を用いた再書込
み可能なデータストレージを具現化できる。
との間に印加される電圧を適宜に調節することにより導
電体膜上に電流誘起電気化学反応を生起して炭素含有物
質を形成し、この炭素含有物質の形成による情報の書込
み、あるいはこの炭素含有物質の除去による情報の消去
を実行することができる、炭素含有物質を用いた再書込
み可能なデータストレージを具現化できる。
【０００８】さらに、前記目的を達成するための本発明
に係る炭素含有物質を用いた再書込み可能なデータスト
レージは、基板と該基板上に導電体がストライプ状に蒸
着されてパターニングされた導電体膜パターンとを有す
る書込板と、前記導電体膜パターンに情報を記録する機
能を有するスポット状の炭素含有物質を形成または除去
するために、前記ストライプ状の導電体膜パターンと交
差する方向のカンチレバーに前記ストライプ状の導電体
膜パターンに対応するように一定の間隔のアレイ状に配
列されたチップとを具備したことを特徴とする。（請求
項５）
に係る炭素含有物質を用いた再書込み可能なデータスト
レージは、基板と該基板上に導電体がストライプ状に蒸
着されてパターニングされた導電体膜パターンとを有す
る書込板と、前記導電体膜パターンに情報を記録する機
能を有するスポット状の炭素含有物質を形成または除去
するために、前記ストライプ状の導電体膜パターンと交
差する方向のカンチレバーに前記ストライプ状の導電体
膜パターンに対応するように一定の間隔のアレイ状に配
列されたチップとを具備したことを特徴とする。（請求
項５）
【０００９】さらにまた、前記の炭素含有物質を用いた
再書込み可能なデータストレージにおいて、前記基板は
Ｓｉ基板上にＳｉＯ2膜を成膜した基板よりなり、前記
導電体膜はＡｕが蒸着されて形成された膜よりなり、前
記チップはＳｉよりなるチップ上にＴｉがコーティング
されてなることが好ましい。（請求項６、７、８）
再書込み可能なデータストレージにおいて、前記基板は
Ｓｉ基板上にＳｉＯ2膜を成膜した基板よりなり、前記
導電体膜はＡｕが蒸着されて形成された膜よりなり、前
記チップはＳｉよりなるチップ上にＴｉがコーティング
されてなることが好ましい。（請求項６、７、８）
【００１０】このように構成すれば、基板上にストライ
プ状の導電体膜パターンを形成し、その上にチップがア
レイ状に形成されたカンチレバーを設けて回路を構成す
るので、比較的大面積のストレージを形成した場合で
も、所望の領域に情報をランダムアクセスして情報の書
込みまたは情報の読出しを実行することが可能となる。
また、このチップがアレイ状に形成されてなるカンチレ
バーを複数個形成して備えるようにすれば、このカンチ
レバーを比較的短い距離で移動させて、情報のランダム
アクセスを実行することが可能なデータストレージを具
現化できる。
プ状の導電体膜パターンを形成し、その上にチップがア
レイ状に形成されたカンチレバーを設けて回路を構成す
るので、比較的大面積のストレージを形成した場合で
も、所望の領域に情報をランダムアクセスして情報の書
込みまたは情報の読出しを実行することが可能となる。
また、このチップがアレイ状に形成されてなるカンチレ
バーを複数個形成して備えるようにすれば、このカンチ
レバーを比較的短い距離で移動させて、情報のランダム
アクセスを実行することが可能なデータストレージを具
現化できる。
【００１１】また、このような本発明に係る炭素含有物
質を用いた再書込み可能なデータストレージは、再書込
み可能でありながら相変換現象を伴わないため、従来の
技術に比べてより長期間にわたって情報を安定かつ持続
的に記録することが可能であると共に、この情報を記録
したり消去したりするという繰り返し周期において実用
性能が確保される反復回数が向上し、なおかつ物質特性
の低下の問題も改善される。
質を用いた再書込み可能なデータストレージは、再書込
み可能でありながら相変換現象を伴わないため、従来の
技術に比べてより長期間にわたって情報を安定かつ持続
的に記録することが可能であると共に、この情報を記録
したり消去したりするという繰り返し周期において実用
性能が確保される反復回数が向上し、なおかつ物質特性
の低下の問題も改善される。
【００１２】そして、前記目的を達成するための炭素含
有物質を用いた再書込み可能なデータストレージの書込
み方法並びに読出し方法は、基板と該基板上に導電体が
蒸着された導電体膜とを有する書込板と、前記導電体膜
に情報を記録する機能を有するスポット上の炭素含有物
質を形成または除去するためのチップとを具備してなる
炭素含有物質を用いた再書込み可能なデータストレージ
において、情報の書込みと読出しとを実行する方法であ
って、（ａ）前記チップと導電体膜との間に、所定のバ
イアス電圧を印加して、導電体膜上に炭素含有物質を形
成することにより情報を記録する段階と、（ｂ）前記チ
ップと導電体膜との間に、前記情報を記録する段階で印
加するバイアス電圧とは反対の極性の電圧を印加して、
既に形成されている炭素含有物質を除去することにより
情報を消去する段階と、（ｃ）前記導電体膜と炭素含有
物質との形状の差を判読することにより情報を再生する
段階とを含むことを特徴とする。（請求項９）
有物質を用いた再書込み可能なデータストレージの書込
み方法並びに読出し方法は、基板と該基板上に導電体が
蒸着された導電体膜とを有する書込板と、前記導電体膜
に情報を記録する機能を有するスポット上の炭素含有物
質を形成または除去するためのチップとを具備してなる
炭素含有物質を用いた再書込み可能なデータストレージ
において、情報の書込みと読出しとを実行する方法であ
って、（ａ）前記チップと導電体膜との間に、所定のバ
イアス電圧を印加して、導電体膜上に炭素含有物質を形
成することにより情報を記録する段階と、（ｂ）前記チ
ップと導電体膜との間に、前記情報を記録する段階で印
加するバイアス電圧とは反対の極性の電圧を印加して、
既に形成されている炭素含有物質を除去することにより
情報を消去する段階と、（ｃ）前記導電体膜と炭素含有
物質との形状の差を判読することにより情報を再生する
段階とを含むことを特徴とする。（請求項９）
【００１３】このように構成すれば、前記の炭素含有物
質を用いた再書込み可能なデータストレージにおいて、
チップと導電体膜との間に印加される電圧を適宜に調節
することにより導電体膜上に電流誘起電気化学反応を生
起して炭素含有物質を形成し、この炭素含有物質の形成
による情報の書込み、またはこの炭素含有物質の除去に
よる情報の消去を実行することができる、炭素含有物質
を用いた再書込み可能なデータストレージの書込み方法
並びに読出し方法を具現化できる。
質を用いた再書込み可能なデータストレージにおいて、
チップと導電体膜との間に印加される電圧を適宜に調節
することにより導電体膜上に電流誘起電気化学反応を生
起して炭素含有物質を形成し、この炭素含有物質の形成
による情報の書込み、またはこの炭素含有物質の除去に
よる情報の消去を実行することができる、炭素含有物質
を用いた再書込み可能なデータストレージの書込み方法
並びに読出し方法を具現化できる。
【００１４】さらに、前記の炭素含有物質を用いた再書
込み可能なデータストレージの書込み方法並びに読出し
方法において、前記（ａ）段階で生成される炭素含有物
質のスポットの大きさは、前記導電体膜と前記チップと
の間に印加するバイアス電圧の大きさ、または前記バイ
アス電圧を印加する時間を調節することにより制御され
ることが望ましい。また、前記（ｂ）段階で除去される
炭素含有物質のスポットの大きさは、前記導電体膜と前
記チップとの間に印加するバイアス電圧の大きさ、また
は前記バイアス電圧を印加する時間を調節することによ
り制御されることが好ましい。さらに、前記（ｃ）段階
は、前記導電体膜と前記炭素含有物質との間における、
静電容量の差、電気抵抗の差、摩擦係数の差、及び高低
の差のうちいずれか１つを用いてなることが望ましい。
（請求項１０、１１、１２）
込み可能なデータストレージの書込み方法並びに読出し
方法において、前記（ａ）段階で生成される炭素含有物
質のスポットの大きさは、前記導電体膜と前記チップと
の間に印加するバイアス電圧の大きさ、または前記バイ
アス電圧を印加する時間を調節することにより制御され
ることが望ましい。また、前記（ｂ）段階で除去される
炭素含有物質のスポットの大きさは、前記導電体膜と前
記チップとの間に印加するバイアス電圧の大きさ、また
は前記バイアス電圧を印加する時間を調節することによ
り制御されることが好ましい。さらに、前記（ｃ）段階
は、前記導電体膜と前記炭素含有物質との間における、
静電容量の差、電気抵抗の差、摩擦係数の差、及び高低
の差のうちいずれか１つを用いてなることが望ましい。
（請求項１０、１１、１２）
【００１５】このように構成すれば、前記の炭素含有物
質を用いた再書込み可能なデータストレージで、情報を
記録する機能を有する炭素含有物質の大きさが、チップ
と導電体膜との間に印加される電圧のレベル、または印
加時間を調節することで制御することを可能としたデー
タストレージの書込み方法並びに読出し方法を具現化で
きる。
質を用いた再書込み可能なデータストレージで、情報を
記録する機能を有する炭素含有物質の大きさが、チップ
と導電体膜との間に印加される電圧のレベル、または印
加時間を調節することで制御することを可能としたデー
タストレージの書込み方法並びに読出し方法を具現化で
きる。
【００１６】また、前記目的を達成するための炭素含有
物質を用いた再書込み可能なデータストレージの書込み
方法並びに読出し方法は、基板と該基板上に導電体がス
トライプ状に蒸着されてパターニングされた導電体膜パ
ターンとを有する書込板と、前記導電体膜パターンに情
報を記録する機能を有するスポット状の炭素含有物質を
形成または除去するために、前記ストライプ状の導電体
膜パターンと交差する方向のカンチレバーに前記ストラ
イプ状の導電体膜パターンに対応するように一定の間隔
のアレイ状に配列されたチップとを具備してなる炭素含
有物質を用いた再書込み可能なデータストレージにおい
て、情報の書込みと読出しとを実行する方法であって、
（ａ）前記カンチレバーの位置を所定の位置に定め、カ
ンチレバーのチップと選択された導電体膜パターンとの
間に、所定のバイアス電圧を印加して前記選択された導
電体膜パターン上の選択された領域に炭素含有物質を形
成することにより情報を記録する段階と、（ｂ）前記カ
ンチレバーの位置を所定の位置に定めて、カンチレバー
のチップと前記選択された導電体膜パターンとの間に、
前記情報を記録する段階で印加するバイアス電圧とは反
対の極性の電圧を印加して、既に形成されている炭素含
有物質を除去することにより情報を消去する段階と、
（ｃ）前記導電体膜パターンと前記炭素含有物質との間
の形状の差を判読することにより情報を再生する段階と
を含むことを特徴とする。（請求項１３）
物質を用いた再書込み可能なデータストレージの書込み
方法並びに読出し方法は、基板と該基板上に導電体がス
トライプ状に蒸着されてパターニングされた導電体膜パ
ターンとを有する書込板と、前記導電体膜パターンに情
報を記録する機能を有するスポット状の炭素含有物質を
形成または除去するために、前記ストライプ状の導電体
膜パターンと交差する方向のカンチレバーに前記ストラ
イプ状の導電体膜パターンに対応するように一定の間隔
のアレイ状に配列されたチップとを具備してなる炭素含
有物質を用いた再書込み可能なデータストレージにおい
て、情報の書込みと読出しとを実行する方法であって、
（ａ）前記カンチレバーの位置を所定の位置に定め、カ
ンチレバーのチップと選択された導電体膜パターンとの
間に、所定のバイアス電圧を印加して前記選択された導
電体膜パターン上の選択された領域に炭素含有物質を形
成することにより情報を記録する段階と、（ｂ）前記カ
ンチレバーの位置を所定の位置に定めて、カンチレバー
のチップと前記選択された導電体膜パターンとの間に、
前記情報を記録する段階で印加するバイアス電圧とは反
対の極性の電圧を印加して、既に形成されている炭素含
有物質を除去することにより情報を消去する段階と、
（ｃ）前記導電体膜パターンと前記炭素含有物質との間
の形状の差を判読することにより情報を再生する段階と
を含むことを特徴とする。（請求項１３）
【００１７】このように構成すれば、基板上にストライ
プ状の導電体膜パターンを形成し、その上にチップがア
レイ状に形成されたカンチレバーを設けて回路を構成す
ることにより、比較的大面積のストレージを形成した場
合でも所望の領域に炭素含有物質を形成して情報の書込
みを実行することが可能となり、また、このようにして
書き込まれた情報を読み出す場合には、例えば各導電体
膜パターンに設けられたスイッチを適宜に選択すると共
に、カンチレバーの位置を適切に選定して所定の電圧を
印加することにより、所望の領域に書き込まれた情報を
読出すことを可能とした、炭素含有物質を用いた再書込
み可能なデータストレージの書込み方法並びに読出し方
法を具現化できる。
プ状の導電体膜パターンを形成し、その上にチップがア
レイ状に形成されたカンチレバーを設けて回路を構成す
ることにより、比較的大面積のストレージを形成した場
合でも所望の領域に炭素含有物質を形成して情報の書込
みを実行することが可能となり、また、このようにして
書き込まれた情報を読み出す場合には、例えば各導電体
膜パターンに設けられたスイッチを適宜に選択すると共
に、カンチレバーの位置を適切に選定して所定の電圧を
印加することにより、所望の領域に書き込まれた情報を
読出すことを可能とした、炭素含有物質を用いた再書込
み可能なデータストレージの書込み方法並びに読出し方
法を具現化できる。
【００１８】前記の炭素含有物質を用いた再書込み可能
なデータストレージの書込み方法並びに読出し方法にお
いて、前記（ａ）段階で生成される炭素含有物質のスポ
ットの大きさは、前記導電体膜パターンと前記カンチレ
バーのチップとの間に印加するバイアス電圧の大きさ、
または前記バイアス電圧を印加する時間を調節すること
により制御されることが好ましい。また、前記（ｂ）段
階で除去される炭素含有物質のスポットの大きさは、前
記導電体膜パターンと前記カンチレバーとの間に印加す
るバイアス電圧の大きさ、または前記バイアス電圧を印
加する時間を調節することにより制御されると都合がよ
い。さらに、前記（ｃ）段階は、前記導電体膜パターン
と前記炭素含有物質との間における、静電容量の差、電
気抵抗の差、摩擦係数の差、及び高低の差のいずれか１
つを用いて実行されてもよい。（請求項１４、１５、１
６）
なデータストレージの書込み方法並びに読出し方法にお
いて、前記（ａ）段階で生成される炭素含有物質のスポ
ットの大きさは、前記導電体膜パターンと前記カンチレ
バーのチップとの間に印加するバイアス電圧の大きさ、
または前記バイアス電圧を印加する時間を調節すること
により制御されることが好ましい。また、前記（ｂ）段
階で除去される炭素含有物質のスポットの大きさは、前
記導電体膜パターンと前記カンチレバーとの間に印加す
るバイアス電圧の大きさ、または前記バイアス電圧を印
加する時間を調節することにより制御されると都合がよ
い。さらに、前記（ｃ）段階は、前記導電体膜パターン
と前記炭素含有物質との間における、静電容量の差、電
気抵抗の差、摩擦係数の差、及び高低の差のいずれか１
つを用いて実行されてもよい。（請求項１４、１５、１
６）
【００１９】このように構成すれば、前記の炭素含有物
質を用いた再書込み可能なデータストレージにおいて、
情報を記録する機能を有する炭素含有物質の大きさが、
カンチレバーチップと導電体膜との間に印加される電圧
のレベル、または印加時間を調節することで制御するこ
とを可能としたデータストレージの書込み方法並びに読
出し方法を具現化できる。
質を用いた再書込み可能なデータストレージにおいて、
情報を記録する機能を有する炭素含有物質の大きさが、
カンチレバーチップと導電体膜との間に印加される電圧
のレベル、または印加時間を調節することで制御するこ
とを可能としたデータストレージの書込み方法並びに読
出し方法を具現化できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明に係
る炭素含有物質を用いた再書込み可能なデータストレー
ジ及びその書込み方法並びに読出し方法を詳細に説明す
る。まず、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）を参照しながら本
発明に係る炭素含有物質を用いた再書込み可能なデータ
ストレージの基本的な構成について説明する。図１
（Ａ）及び図１（Ｂ）は、本発明に係る炭素含有物質を
用いた再書込み可能なデータストレージの基本的な構造
及び動作原理を示す断面図であって、図１（Ａ）は情報
の書込み過程を示し、図１（Ｂ）は情報の消去過程を示
す図である。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示されるよう
に、本発明に係る再書込み可能なデータストレージは、
基板として、例えばＳｉ基板上にＳｉＯ2層を形成した
基板１０を用い、この基板１０と、この基板１０上に導
電体として、例えばＡｕが蒸着されて形成された導電体
膜２０とからなるＡｕ／ＳｉＯ2／Ｓｉの書込板１００
が備えられて構成される。
る炭素含有物質を用いた再書込み可能なデータストレー
ジ及びその書込み方法並びに読出し方法を詳細に説明す
る。まず、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）を参照しながら本
発明に係る炭素含有物質を用いた再書込み可能なデータ
ストレージの基本的な構成について説明する。図１
（Ａ）及び図１（Ｂ）は、本発明に係る炭素含有物質を
用いた再書込み可能なデータストレージの基本的な構造
及び動作原理を示す断面図であって、図１（Ａ）は情報
の書込み過程を示し、図１（Ｂ）は情報の消去過程を示
す図である。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示されるよう
に、本発明に係る再書込み可能なデータストレージは、
基板として、例えばＳｉ基板上にＳｉＯ2層を形成した
基板１０を用い、この基板１０と、この基板１０上に導
電体として、例えばＡｕが蒸着されて形成された導電体
膜２０とからなるＡｕ／ＳｉＯ2／Ｓｉの書込板１００
が備えられて構成される。
【００２１】さらに、本発明に係る再書込み可能なデー
タストレージには、導電体膜２０に情報を記録する機能
を有するスポット状の炭素含有物質３０を形成または除
去するためのカンチレバーチップ５０が備えられてい
る。その際に使用されるチップは、Ｓｉのカンチレバー
上にＴｉをコーティングしてなるＴｉ／Ｓｉのカンチレ
バーチップ５０のようなＡＦＭ（Ａｔｏｍｉｃ ｆｏｒ
ｃｅ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：原子間力顕微鏡）チップ
などのＳＰＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ ＰｒｏｂｅＭｉｃｒ
ｏｓｃｏｐｅ：走査型プローブ顕微鏡）系のチップを使
用することが望ましい。ここで、図１（Ａ）、（Ｂ）の
部材番号４０は、空気中でＡｕ膜の表面に吸着したＣＯ
2、Ｈ2Ｏ、Ｏ2、Ｎ2、ＣＨ4のような周辺雰囲気に含ま
れる残留ガス種（ａｍｂｉｅｎｔ ｒｅｓｉｄｕａｌ
ｇａｓ ｓｐｉｅｃｉｅｓ）である。前述したような構
成の炭素のコンタミネーション（ｃａｒｂｏｎ ｃｏｎ
ｔａｍｉｎａｔｉｏｎ）を応用した再書込み可能なデー
タストレージ（ｒｅｗｒｉｔａｂｌｅ ｄａｔａ ｓｔ
ｏｒａｇｅ）及びその書込み方法並びに読出し方法は次
の通りである。
タストレージには、導電体膜２０に情報を記録する機能
を有するスポット状の炭素含有物質３０を形成または除
去するためのカンチレバーチップ５０が備えられてい
る。その際に使用されるチップは、Ｓｉのカンチレバー
上にＴｉをコーティングしてなるＴｉ／Ｓｉのカンチレ
バーチップ５０のようなＡＦＭ（Ａｔｏｍｉｃ ｆｏｒ
ｃｅ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：原子間力顕微鏡）チップ
などのＳＰＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ ＰｒｏｂｅＭｉｃｒ
ｏｓｃｏｐｅ：走査型プローブ顕微鏡）系のチップを使
用することが望ましい。ここで、図１（Ａ）、（Ｂ）の
部材番号４０は、空気中でＡｕ膜の表面に吸着したＣＯ
2、Ｈ2Ｏ、Ｏ2、Ｎ2、ＣＨ4のような周辺雰囲気に含ま
れる残留ガス種（ａｍｂｉｅｎｔ ｒｅｓｉｄｕａｌ
ｇａｓ ｓｐｉｅｃｉｅｓ）である。前述したような構
成の炭素のコンタミネーション（ｃａｒｂｏｎ ｃｏｎ
ｔａｍｉｎａｔｉｏｎ）を応用した再書込み可能なデー
タストレージ（ｒｅｗｒｉｔａｂｌｅ ｄａｔａ ｓｔ
ｏｒａｇｅ）及びその書込み方法並びに読出し方法は次
の通りである。
【００２２】Ｔｉ／Ｓｉのカンチレバーチップ５０とＡ
ｕ／ＳｉＯ2／Ｓｉの書込板１００との間にバイアス電
圧Ｖを印加すれば、導電体（Ａｕ）膜２０に炭素含有物
質３０が形成される。その際、Ａｕ／ＳｉＯ2／Ｓｉの
書込板１００とＴｉ／Ｓｉのカンチレバーチップ５０と
の間に印加されるバイアス電圧の大きさを変えれば、変
質した炭素含有物質の大きさが相異なるようになる。そ
して、このように相異なる大きさの炭素含有物質の形状
を検出することによって、記録された情報が読み出され
る。
ｕ／ＳｉＯ2／Ｓｉの書込板１００との間にバイアス電
圧Ｖを印加すれば、導電体（Ａｕ）膜２０に炭素含有物
質３０が形成される。その際、Ａｕ／ＳｉＯ2／Ｓｉの
書込板１００とＴｉ／Ｓｉのカンチレバーチップ５０と
の間に印加されるバイアス電圧の大きさを変えれば、変
質した炭素含有物質の大きさが相異なるようになる。そ
して、このように相異なる大きさの炭素含有物質の形状
を検出することによって、記録された情報が読み出され
る。
【００２３】すなわち、図１（Ａ）に示されるようにＡ
ＦＭに備えられたＴｉ／Ｓｉのカンチレバーチップ５０
を使用し、情報の書込みを実行すべき部分に対してこの
カンチレバーチップ５０と導電膜（Ａｕ膜）２０との間
に逆バイアス電圧（−Ｖ）を印加して炭素含有物質を形
成する。この過程が、情報の「書込み」過程となる。
ＦＭに備えられたＴｉ／Ｓｉのカンチレバーチップ５０
を使用し、情報の書込みを実行すべき部分に対してこの
カンチレバーチップ５０と導電膜（Ａｕ膜）２０との間
に逆バイアス電圧（−Ｖ）を印加して炭素含有物質を形
成する。この過程が、情報の「書込み」過程となる。
【００２４】また、図１（Ｂ）に示されるようにＡＦＭ
に備えられたＴｉ／Ｓｉのカンチレバーチップ５０を使
用し、情報の消去を実行すべき部分に対してこのカンチ
レバーチップ５０と導電膜（Ａｕ膜）２０との間に逆バ
イアス電圧（＋Ｖ）を印加して炭素含有物質を除去す
る。この過程が情報の「消去」を実行する過程となる。
に備えられたＴｉ／Ｓｉのカンチレバーチップ５０を使
用し、情報の消去を実行すべき部分に対してこのカンチ
レバーチップ５０と導電膜（Ａｕ膜）２０との間に逆バ
イアス電圧（＋Ｖ）を印加して炭素含有物質を除去す
る。この過程が情報の「消去」を実行する過程となる。
【００２５】そして、情報の記録を読み出すときには、
Ｔｉ／Ｓｉのカンチレバーチップ５０と導電膜（Ａｕ
膜）２０との間に電圧を印加することなく、導電膜（Ａ
ｕ膜）２０の表面で形状が変質した部分と形状が変質し
ていない部分との間の形状の差、物質的特性の差、また
は電気的特性の差を検出することにより情報の読出しを
実行することができる。この過程が、情報の「読出し」
過程となる。
Ｔｉ／Ｓｉのカンチレバーチップ５０と導電膜（Ａｕ
膜）２０との間に電圧を印加することなく、導電膜（Ａ
ｕ膜）２０の表面で形状が変質した部分と形状が変質し
ていない部分との間の形状の差、物質的特性の差、また
は電気的特性の差を検出することにより情報の読出しを
実行することができる。この過程が、情報の「読出し」
過程となる。
【００２６】このような情報の読出し方法には、Ｔｉ／
Ｓｉのカンチレバーチップ５０とＡｕ／ＳｉＯ2／Ｓｉ
の書込板１００との間に印加された電圧により形成され
た炭素含有物質よりなるスポット部分３０と元の導電膜
（Ａｕ膜）２０の部分における物理的な特性の差を用い
て、次のような各種の方法を適用することができる。
Ｓｉのカンチレバーチップ５０とＡｕ／ＳｉＯ2／Ｓｉ
の書込板１００との間に印加された電圧により形成され
た炭素含有物質よりなるスポット部分３０と元の導電膜
（Ａｕ膜）２０の部分における物理的な特性の差を用い
て、次のような各種の方法を適用することができる。
【００２７】例えば、Ｔｉ／Ｓｉのカンチレバーチップ
５０とＡｕ／ＳｉＯ2／Ｓｉの書込板１００との間に印
加されたバイアス電圧によって形成された炭素含有物質
のスポット部分３０と、本来の導電膜（Ａｕ膜）部分２
０との間の形状の差、静電容量の差、電気抵抗の差、ま
たは摩擦係数の差を検出して情報の読出しを実行する方
法がある。
５０とＡｕ／ＳｉＯ2／Ｓｉの書込板１００との間に印
加されたバイアス電圧によって形成された炭素含有物質
のスポット部分３０と、本来の導電膜（Ａｕ膜）部分２
０との間の形状の差、静電容量の差、電気抵抗の差、ま
たは摩擦係数の差を検出して情報の読出しを実行する方
法がある。
【００２８】このような図１（Ａ）、（Ｂ）に示される
炭素含有物質を用いた再書込み可能なデータストレージ
の基本的な構成をさらに詳細に説明すると次のようにな
る。Ｓｉ基板上にＳｉＯ2層を形成した基板（ＳｉＯ2／
Ｓｉ）１０上に導電膜（Ａｕ膜）２０を形成した書込板
（Ａｕ／ＳｉＯ2／Ｓｉ）１００を備え、この書込板１
００の所定位置に、Ｓｉのカンチレバーチップ上にＴｉ
をコーティングしてなるカンチレバーチップ（Ｔｉ／Ｓ
ｉ）５０を配置させる。次いで、この書込板１００の導
電膜２０とカンチレバーチップ５０との間に所定の電圧
を印加して大気中で電子を放出させる（すなわち、放電
現象を生起させる）。
炭素含有物質を用いた再書込み可能なデータストレージ
の基本的な構成をさらに詳細に説明すると次のようにな
る。Ｓｉ基板上にＳｉＯ2層を形成した基板（ＳｉＯ2／
Ｓｉ）１０上に導電膜（Ａｕ膜）２０を形成した書込板
（Ａｕ／ＳｉＯ2／Ｓｉ）１００を備え、この書込板１
００の所定位置に、Ｓｉのカンチレバーチップ上にＴｉ
をコーティングしてなるカンチレバーチップ（Ｔｉ／Ｓ
ｉ）５０を配置させる。次いで、この書込板１００の導
電膜２０とカンチレバーチップ５０との間に所定の電圧
を印加して大気中で電子を放出させる（すなわち、放電
現象を生起させる）。
【００２９】このようにして放出された電子は、大気中
に通常に存在するＣＯ2、Ｈ2Ｏ、Ｎ 2、Ｏ2、ＣＨ4等
と、書込板１００の導電膜２０上で、電気化学反応（ま
たは、ｃｕｒｒｅｎｔ ｉｎｄｕｃｅｄ ｅｌｅｃｔｒ
ｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｒｅａｃｔｉｏｎ：電流誘起電気
化学反応）を生起させて、書込板１００の導電膜２０の
局所的な所定位置のみに炭素含有物質を蒸着させる。そ
して、このようにして記録された情報を消去する場合に
は、逆極性の電圧を印加して前記電気化学反応の逆反応
（または、ｖｏｌｔａｇｅ ｏｒ ｃｕｒｒｅｎｔ ｉ
ｎｄｕｃｅｄ ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｄｅ
ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ／ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ：電圧
または電流誘起電気化学分解または脱離）を生起し、形
成されたスポット状の炭素含有物質３０を導電膜２０上
から除去する。このようにして書き込まれた情報、また
は消去された情報の差を読み出す場合には、元の導電膜
２０と成長した炭素含有物質との間の形状の差を検出す
ることによって読み出される。
に通常に存在するＣＯ2、Ｈ2Ｏ、Ｎ 2、Ｏ2、ＣＨ4等
と、書込板１００の導電膜２０上で、電気化学反応（ま
たは、ｃｕｒｒｅｎｔ ｉｎｄｕｃｅｄ ｅｌｅｃｔｒ
ｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｒｅａｃｔｉｏｎ：電流誘起電気
化学反応）を生起させて、書込板１００の導電膜２０の
局所的な所定位置のみに炭素含有物質を蒸着させる。そ
して、このようにして記録された情報を消去する場合に
は、逆極性の電圧を印加して前記電気化学反応の逆反応
（または、ｖｏｌｔａｇｅ ｏｒ ｃｕｒｒｅｎｔ ｉ
ｎｄｕｃｅｄ ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｄｅ
ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ／ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ：電圧
または電流誘起電気化学分解または脱離）を生起し、形
成されたスポット状の炭素含有物質３０を導電膜２０上
から除去する。このようにして書き込まれた情報、また
は消去された情報の差を読み出す場合には、元の導電膜
２０と成長した炭素含有物質との間の形状の差を検出す
ることによって読み出される。
【００３０】前述のようにして実際に形成された炭素含
有物質を、ＡＦＭを用いて読出しを実行することにより
得られたＡＦＭ像が図２（Ａ）、（Ｂ）及び図３
（Ａ）、（Ｂ）に示される。図２（Ａ）は、−６Ｖをカ
ンチレバーチップ５０（図１）に印加し、導電膜２０
（図１）上の略長方形の領域に炭素含有物質（炭素のコ
ンタミネーション）を形成して情報の記録を実行した
後、ＡＦＭを用いてこの情報の記録が読み出された際の
形状を示すものである。図２（Ｂ）は、＋５Ｖの電圧を
カンチレバーチップ５０（図１）に印加して図２（Ａ）
に示される略長方形の領域に書き込まれた情報の一部を
消去した（中央付近の黒っぽい部分）後、ＡＦＭで読み
出したＡＦＭ像を示したものである。
有物質を、ＡＦＭを用いて読出しを実行することにより
得られたＡＦＭ像が図２（Ａ）、（Ｂ）及び図３
（Ａ）、（Ｂ）に示される。図２（Ａ）は、−６Ｖをカ
ンチレバーチップ５０（図１）に印加し、導電膜２０
（図１）上の略長方形の領域に炭素含有物質（炭素のコ
ンタミネーション）を形成して情報の記録を実行した
後、ＡＦＭを用いてこの情報の記録が読み出された際の
形状を示すものである。図２（Ｂ）は、＋５Ｖの電圧を
カンチレバーチップ５０（図１）に印加して図２（Ａ）
に示される略長方形の領域に書き込まれた情報の一部を
消去した（中央付近の黒っぽい部分）後、ＡＦＭで読み
出したＡＦＭ像を示したものである。
【００３１】図３（Ａ）は、＋５Ｖの電圧を前記カンチ
レバーチップ５０（図１）に印加して、図２（Ｂ）に示
されるようなＡＦＭ像の情報を読み出した直後に、この
情報の中からスポット状の情報をさらに３箇所消去した
ものである。そして、図３（Ｂ）は、−６Ｖをカンチレ
バーチップ５０（図１）に印加して図２（Ｂ）に示され
るように情報の一部が消去された部分（中央付近の黒っ
ぽい部分）に情報の再書込みを実行した後、（中央の白
い点）、ＡＦＭを用いて読み出したＡＦＭ像を示したも
のである。
レバーチップ５０（図１）に印加して、図２（Ｂ）に示
されるようなＡＦＭ像の情報を読み出した直後に、この
情報の中からスポット状の情報をさらに３箇所消去した
ものである。そして、図３（Ｂ）は、−６Ｖをカンチレ
バーチップ５０（図１）に印加して図２（Ｂ）に示され
るように情報の一部が消去された部分（中央付近の黒っ
ぽい部分）に情報の再書込みを実行した後、（中央の白
い点）、ＡＦＭを用いて読み出したＡＦＭ像を示したも
のである。
【００３２】図２（Ａ）、（Ｂ）及び図３（Ａ）、
（Ｂ）に示されるように、前記の書込板１００（図１）
上の所定領域に炭素含有物質を形成し、このように形成
された炭素含有物質３０（図１）を除去した後、このよ
うに炭素含有物質３０が除去された部分に再び炭素含有
物質３０を形成する工程が、図１（Ａ）、（Ｂ）に示さ
れるカンチレバーチップ５０と導電膜２０との間に印加
されるバイアス電圧の極性の変換により可能となること
がわかる。
（Ｂ）に示されるように、前記の書込板１００（図１）
上の所定領域に炭素含有物質を形成し、このように形成
された炭素含有物質３０（図１）を除去した後、このよ
うに炭素含有物質３０が除去された部分に再び炭素含有
物質３０を形成する工程が、図１（Ａ）、（Ｂ）に示さ
れるカンチレバーチップ５０と導電膜２０との間に印加
されるバイアス電圧の極性の変換により可能となること
がわかる。
【００３３】図４は、前記基板１０（図１）とカンチレ
バーチップ５０との間に印加されるバイアス電圧の大き
さを適宜に変えて印加した場合に、前記の書込板１００
上に形成された炭素含有物質のスポット３０の様子をＡ
ＦＭで読み出すことによって得られたＡＦＭ像を示すも
のである。ここで、このように形成される炭素含有物質
３０（図１）の大きさは、基板１０とカンチレバーチッ
プ５０との間に印加されるバイアス電圧の大きさ、また
はこのバイアス電圧の印加時間に応じて所望の大きさと
することができる。
バーチップ５０との間に印加されるバイアス電圧の大き
さを適宜に変えて印加した場合に、前記の書込板１００
上に形成された炭素含有物質のスポット３０の様子をＡ
ＦＭで読み出すことによって得られたＡＦＭ像を示すも
のである。ここで、このように形成される炭素含有物質
３０（図１）の大きさは、基板１０とカンチレバーチッ
プ５０との間に印加されるバイアス電圧の大きさ、また
はこのバイアス電圧の印加時間に応じて所望の大きさと
することができる。
【００３４】したがって、図２（Ａ）、（Ｂ）及び図３
（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、前記の基板１０（図
１）とカンチレバーチップ５０との間に印加されるバイ
アス電圧の極性を変えたり、図３に示されるようにバイ
アス電圧の大きさを変えたりすることによって、前記書
込板１００（図１）上に形成されたり、除去されたりす
る炭素含有物質のスポット３０の大きさを適宜に制御す
ることが可能である。特に、このような炭素含有物質の
スポットは、大きさが少なくとも数十ｎｍのオーダーで
制御されることが可能であり、このことから数百Ｇｂ級
以上の記憶容量を有する、再書込みが可能なデータスト
レージを作製することが可能であるということがわか
る。
（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、前記の基板１０（図
１）とカンチレバーチップ５０との間に印加されるバイ
アス電圧の極性を変えたり、図３に示されるようにバイ
アス電圧の大きさを変えたりすることによって、前記書
込板１００（図１）上に形成されたり、除去されたりす
る炭素含有物質のスポット３０の大きさを適宜に制御す
ることが可能である。特に、このような炭素含有物質の
スポットは、大きさが少なくとも数十ｎｍのオーダーで
制御されることが可能であり、このことから数百Ｇｂ級
以上の記憶容量を有する、再書込みが可能なデータスト
レージを作製することが可能であるということがわか
る。
【００３５】次に、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に基づ
き、前述したようにして書き込まれた情報の物質成分を
確認するべくＡＥＳ（Ａｕｇｅｒ ｅｌｅｃｔｒｏｎ
ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：オージェ電子分光法）で分
析した結果について説明する。図５（Ａ）はＡＥＳ分析
に用いたサンプルをＡＦＭで読み出したＡＦＭ像であっ
て、約３μｍ×４μｍの大きさの白い紋で示される部分
（Ｐ３、Ｐ４）が前述した方法で炭素含有物質を形成し
た部分(情報の書込みを実行した部分)であり、炭素含有
物質が形成されていない導電膜の領域はＰ１、Ｐ２で表
されている。図５（Ｂ）においてＰ３、Ｐ４で表された
ＡＥＳスペクトルは、情報が書き込まれた部分で検出さ
れたＡＥＳ分析の結果である。また、図５（Ｂ）におい
てＰ１、Ｐ２で表されたＡＥＳスペクトルは、情報が書
き込まれていない元の導電膜（Ａｕ膜）上で検出された
ＡＥＳ分析の結果である。
き、前述したようにして書き込まれた情報の物質成分を
確認するべくＡＥＳ（Ａｕｇｅｒ ｅｌｅｃｔｒｏｎ
ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：オージェ電子分光法）で分
析した結果について説明する。図５（Ａ）はＡＥＳ分析
に用いたサンプルをＡＦＭで読み出したＡＦＭ像であっ
て、約３μｍ×４μｍの大きさの白い紋で示される部分
（Ｐ３、Ｐ４）が前述した方法で炭素含有物質を形成し
た部分(情報の書込みを実行した部分)であり、炭素含有
物質が形成されていない導電膜の領域はＰ１、Ｐ２で表
されている。図５（Ｂ）においてＰ３、Ｐ４で表された
ＡＥＳスペクトルは、情報が書き込まれた部分で検出さ
れたＡＥＳ分析の結果である。また、図５（Ｂ）におい
てＰ１、Ｐ２で表されたＡＥＳスペクトルは、情報が書
き込まれていない元の導電膜（Ａｕ膜）上で検出された
ＡＥＳ分析の結果である。
【００３６】図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように情報が書
き込まれていない部分であるＰ１、Ｐ２では、導電膜
（Ａｕ膜）に由来するＡｕ成分の信号と、炭素のコンタ
ミネーションに由来するカーボン成分の信号とが共に比
較的多量に検出されている反面、情報が書き込まれたＰ
３、Ｐ４では前記Ａｕ成分の信号はほとんど検出され
ず、多量のカーボン成分の信号のみが検出されているこ
とがわかる。したがって、本発明に係る再書込み可能な
データストレージのメカニズムは、前述したように電流
誘起電気化学反応によって生起される、導電膜（Ａｕ
膜）上における局所的な炭素含有物質の蒸着または除去
に基づいて実行されるものと結論づけられる。
き込まれていない部分であるＰ１、Ｐ２では、導電膜
（Ａｕ膜）に由来するＡｕ成分の信号と、炭素のコンタ
ミネーションに由来するカーボン成分の信号とが共に比
較的多量に検出されている反面、情報が書き込まれたＰ
３、Ｐ４では前記Ａｕ成分の信号はほとんど検出され
ず、多量のカーボン成分の信号のみが検出されているこ
とがわかる。したがって、本発明に係る再書込み可能な
データストレージのメカニズムは、前述したように電流
誘起電気化学反応によって生起される、導電膜（Ａｕ
膜）上における局所的な炭素含有物質の蒸着または除去
に基づいて実行されるものと結論づけられる。
【００３７】次に、図６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に基づ
き、各々、前述したような情報の書込み方法並びに読出
し方法の原理を大面積の再書込み可能なデータストレー
ジに実際に適用する場合の例について説明する。図６
（Ａ）に示されるように、まず、基板２００にストライ
プ状の導電体膜パターン２１０を形成し、その上にカン
チレバーチップ２２０がアレイ状に形成されたカンチレ
バー２２５を設けて回路を構成すれば、所望の部分に炭
素含有物質を形成して情報の書込みを実行することが可
能である。また、このようにして書き込まれた情報を読
み出す場合には、各導電体膜パターン２１０に設けられ
たスイッチを選択すると共に、カンチレバー２２５の位
置を適切に選定して所定の電圧を印加すれば、所望の領
域に書き込まれた情報を読み出すことができるようにな
る。
き、各々、前述したような情報の書込み方法並びに読出
し方法の原理を大面積の再書込み可能なデータストレー
ジに実際に適用する場合の例について説明する。図６
（Ａ）に示されるように、まず、基板２００にストライ
プ状の導電体膜パターン２１０を形成し、その上にカン
チレバーチップ２２０がアレイ状に形成されたカンチレ
バー２２５を設けて回路を構成すれば、所望の部分に炭
素含有物質を形成して情報の書込みを実行することが可
能である。また、このようにして書き込まれた情報を読
み出す場合には、各導電体膜パターン２１０に設けられ
たスイッチを選択すると共に、カンチレバー２２５の位
置を適切に選定して所定の電圧を印加すれば、所望の領
域に書き込まれた情報を読み出すことができるようにな
る。
【００３８】すなわち、図６（Ｂ）に示されるように、
カンチレバーチップ２２０と導電体膜パターン２１０と
の間にバイアス電圧が印加されない場合には炭素含有物
質が形成されない。しかしながら、図６（Ｃ）に示され
るようにＡＦＭチップのようなカンチレバーチップ２２
０と３番目の導電体膜パターン２１０とを選択してバイ
アス電圧として−６Ｖを印加すれば、このようにして選
択された前記３番目の導電体膜パターン２１０の選択領
域に炭素含有物質２３０が形成される。
カンチレバーチップ２２０と導電体膜パターン２１０と
の間にバイアス電圧が印加されない場合には炭素含有物
質が形成されない。しかしながら、図６（Ｃ）に示され
るようにＡＦＭチップのようなカンチレバーチップ２２
０と３番目の導電体膜パターン２１０とを選択してバイ
アス電圧として−６Ｖを印加すれば、このようにして選
択された前記３番目の導電体膜パターン２１０の選択領
域に炭素含有物質２３０が形成される。
【００３９】したがって、このように構成すれば、比較
的大面積のストレージを形成した場合でも、所望の領域
に情報をランダムアクセスして情報の書込みまたは情報
の読出しを実行することが可能となる。また、このチッ
プがアレイ状に形成されてなるカンチレバーを複数個形
成して備えるようにすれば、このカンチレバーを比較的
短い距離で移動させて、情報のランダムアクセスを実行
することが可能なデータストレージを具現化することが
できる。
的大面積のストレージを形成した場合でも、所望の領域
に情報をランダムアクセスして情報の書込みまたは情報
の読出しを実行することが可能となる。また、このチッ
プがアレイ状に形成されてなるカンチレバーを複数個形
成して備えるようにすれば、このカンチレバーを比較的
短い距離で移動させて、情報のランダムアクセスを実行
することが可能なデータストレージを具現化することが
できる。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように構成される本発明に
よれば、チップと導電体膜との間に印加される電圧を適
宜に調節することによって導電体膜上に電流誘起電気化
学反応を生起して炭素含有物質を形成し、この炭素含有
物質の形成による情報の書込み、またはこの炭素含有物
質の除去による情報の消去を実行することができる炭素
含有物質を用いた再書込み可能なデータストレージを提
供できる。
よれば、チップと導電体膜との間に印加される電圧を適
宜に調節することによって導電体膜上に電流誘起電気化
学反応を生起して炭素含有物質を形成し、この炭素含有
物質の形成による情報の書込み、またはこの炭素含有物
質の除去による情報の消去を実行することができる炭素
含有物質を用いた再書込み可能なデータストレージを提
供できる。
【００４１】その際、情報を記録する機能を有する炭素
含有物質の大きさは、カンチレバーチップと導電体膜と
の間に印加される電圧のレベル、または印加時間を調節
することで制御することが可能である。
含有物質の大きさは、カンチレバーチップと導電体膜と
の間に印加される電圧のレベル、または印加時間を調節
することで制御することが可能である。
【００４２】このような本発明に係る炭素含有物質を用
いた再書込み可能なデータストレージは、再書込み可能
でありながら相変換現象を伴わない。このため、従来の
技術に比べてより長期間にわたって情報を安定かつ持続
的に記録することが可能であると共に、この情報を記録
したり消去したりするという繰り返し周期において実用
性能が確保される反復回数が向上し、なおかつ物質特性
の低下の問題も改善された炭素含有物質を用いた再書込
み可能なデータストレージを提供することができる。
いた再書込み可能なデータストレージは、再書込み可能
でありながら相変換現象を伴わない。このため、従来の
技術に比べてより長期間にわたって情報を安定かつ持続
的に記録することが可能であると共に、この情報を記録
したり消去したりするという繰り返し周期において実用
性能が確保される反復回数が向上し、なおかつ物質特性
の低下の問題も改善された炭素含有物質を用いた再書込
み可能なデータストレージを提供することができる。
【００４３】したがって、本発明に係る炭素含有物質を
用いた再書込み可能なデータストレージは、半永久的に
使用することが可能である。さらに、前記炭素含有物質
は、数十ｎｍの大きさで制御することが可能で、かつ情
報の書込み並びに情報の消去が容易に行なえるので、数
百Ｇｂ以上という大容量を備えてなる、炭素含有物質を
用いた再書込み可能なデータストレージを提供すること
ができる。
用いた再書込み可能なデータストレージは、半永久的に
使用することが可能である。さらに、前記炭素含有物質
は、数十ｎｍの大きさで制御することが可能で、かつ情
報の書込み並びに情報の消去が容易に行なえるので、数
百Ｇｂ以上という大容量を備えてなる、炭素含有物質を
用いた再書込み可能なデータストレージを提供すること
ができる。
【００４４】本発明は、以上のような図面に示された実
施の形態を参考として説明されたが、これらは単なる例
示的なものに過ぎず、当該分野における通常の知識を有
する者であれば、これらの実施の形態から各種の変形及
び均等な他の実施の形態が可能とであることはいうまで
もない。したがって、本発明の真の技術的な保護範囲は
特許請求の範囲によって決定されるべきである。
施の形態を参考として説明されたが、これらは単なる例
示的なものに過ぎず、当該分野における通常の知識を有
する者であれば、これらの実施の形態から各種の変形及
び均等な他の実施の形態が可能とであることはいうまで
もない。したがって、本発明の真の技術的な保護範囲は
特許請求の範囲によって決定されるべきである。
【図１】図１（Ａ）、（Ｂ）はいずれも本発明に係る炭
素含有物質を用いた再書込み可能なデータストレージの
基本構造及び動作原理を示す模式的な断面図であって、
図１（Ａ）は情報の書込み過程を示し、図１（Ｂ）は情
報の消去過程を示す図である。
素含有物質を用いた再書込み可能なデータストレージの
基本構造及び動作原理を示す模式的な断面図であって、
図１（Ａ）は情報の書込み過程を示し、図１（Ｂ）は情
報の消去過程を示す図である。
【図２】図２（Ａ）、（Ｂ）は、各々図１（Ａ）、
（Ｂ）に示される原理に基づいて実際に形成された炭素
含有物質をＡＦＭで読み出して得られたＡＦＭ像であっ
て、図２（Ａ）は−６Ｖの電圧をカンチレバーチップに
印加して略長方形の領域の炭素汚染物を金膜上に書き込
んだ後、ＡＦＭで読み出したＡＦＭ像であり、図２
（Ｂ）は＋５Ｖをチップに印加して図２（Ａ）における
略長方形の領域に書き込まれた情報の一部を消去した後
(中央の黒い部分)、ＡＦＭで読み出したＡＦＭ像であ
る。
（Ｂ）に示される原理に基づいて実際に形成された炭素
含有物質をＡＦＭで読み出して得られたＡＦＭ像であっ
て、図２（Ａ）は−６Ｖの電圧をカンチレバーチップに
印加して略長方形の領域の炭素汚染物を金膜上に書き込
んだ後、ＡＦＭで読み出したＡＦＭ像であり、図２
（Ｂ）は＋５Ｖをチップに印加して図２（Ａ）における
略長方形の領域に書き込まれた情報の一部を消去した後
(中央の黒い部分)、ＡＦＭで読み出したＡＦＭ像であ
る。
【図３】図３（Ａ）、（Ｂ）は、各々図１（Ａ）、
（Ｂ）に示される原理に基づいて実際に形成された炭素
含有物質をＡＦＭで読み出して得られたＡＦＭ像であっ
て、図３（Ａ）は＋５Ｖをチップに印加して図２（Ｂ）
を読み出した直後スポット状の情報をさらに３箇所消去
した後、ＡＦＭで読み出したＡＦＭ像であり、図３
（Ｂ）は−６Ｖをチップに印加して図２（Ｂ）で消去し
た中央に情報を再書込みした後(白点)、ＡＦＭで読み出
したＡＦＭ像である。
（Ｂ）に示される原理に基づいて実際に形成された炭素
含有物質をＡＦＭで読み出して得られたＡＦＭ像であっ
て、図３（Ａ）は＋５Ｖをチップに印加して図２（Ｂ）
を読み出した直後スポット状の情報をさらに３箇所消去
した後、ＡＦＭで読み出したＡＦＭ像であり、図３
（Ｂ）は−６Ｖをチップに印加して図２（Ｂ）で消去し
た中央に情報を再書込みした後(白点)、ＡＦＭで読み出
したＡＦＭ像である。
【図４】図１（Ａ）及び図１（Ｂ）の方法によって基板
とチップとの間に印加するバイアス電圧を多様な大きさ
に変更しつつ印加する場合、生成される炭素含有物質の
スポットをＡＦＭで読み出したＡＦＭ像である。
とチップとの間に印加するバイアス電圧を多様な大きさ
に変更しつつ印加する場合、生成される炭素含有物質の
スポットをＡＦＭで読み出したＡＦＭ像である。
【図５】図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、各々図１（Ａ）
及び図１（Ｂ）の方法で記録された情報をＡＦＭで読み
出したＡＦＭ像、及びその物質成分を確認するためにＡ
ＥＳで分析した結果を示すグラフである。
及び図１（Ｂ）の方法で記録された情報をＡＦＭで読み
出したＡＦＭ像、及びその物質成分を確認するためにＡ
ＥＳで分析した結果を示すグラフである。
【図６】図６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は各々図１（Ａ）
及び図１（Ｂ）に示される書込み方法並びに読出方法の
原理を、実際に大面積に再書込み可能なデータストレー
ジに適用した例を示す図面である。
及び図１（Ｂ）に示される書込み方法並びに読出方法の
原理を、実際に大面積に再書込み可能なデータストレー
ジに適用した例を示す図面である。
１０：Ｓｉ基板上にＳｉＯ2層を形成した基板 ２０：導電体膜 ３０：炭素含有物質（スポット状） ５０：カンチレバーチップ １００：書込板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 李 兆 遠 大韓民国 京畿道 水原市 八達区 靈通 洞 956−２番地 大宇アパート 301棟 1101号 (72)発明者 李 来 成 大韓民国 ソウル特別市 麻浦区 大興洞 241−12番地
Claims (16)
- 【請求項１】 基板と該基板上に導電体が蒸着された導
電体膜とを有する書込板と、 前記導電体膜に情報を記録する機能を有するスポット状
の炭素含有物質を形成または除去するためのチップとを
具備したことを特徴とする炭素含有物質を用いた再書込
み可能なデータストレージ。 - 【請求項２】 前記基板は、Ｓｉ基板上にＳｉＯ2層を
成膜した基板よりなることを特徴とする請求項１に記載
の炭素含有物質を用いた再書込み可能なデータストレー
ジ。 - 【請求項３】 前記導電体膜は、Ａｕが蒸着されて形成
された膜よりなることを特徴とする請求項１に記載の炭
素含有物質を用いた再書込み可能なデータストレージ。 - 【請求項４】 前記チップは、Ｓｉよりなるチップ上に
Ｔｉがコーティングされてなることを特徴とする請求項
１に記載の炭素含有物質を用いた再書込み可能なデータ
ストレージ。 - 【請求項５】 基板と該基板上に導電体がストライプ状
に蒸着されてパターニングされた導電体膜パターンとを
有する書込板と、 前記導電体膜パターンに情報を記録する機能を有するス
ポット状の炭素含有物質を形成または除去するために、
前記ストライプ状の導電体膜パターンと交差する方向の
カンチレバーに前記ストライプ状の導電体膜パターンに
対応するように一定の間隔のアレイ状に配列されたチッ
プとを具備したことを特徴とする炭素含有物質を用いた
再書込み可能なデータストレージ。 - 【請求項６】 前記基板は、Ｓｉ基板上にＳｉＯ2膜を
成膜した基板よりなることを特徴とする請求項５に記載
の炭素含有物質を用いた再書込み可能なデータストレー
ジ。 - 【請求項７】 前記導電体膜は、Ａｕが蒸着されて形成
された膜よりなることを特徴とする請求項５に記載の炭
素含有物質を用いた再書込み可能な炭素含有物質を用い
た再書込み可能なデータストレージ。 - 【請求項８】 前記チップは、Ｓｉよりなるチップ上に
Ｔｉがコーティングされてなることを特徴とする請求項
５に記載の炭素含有物質を用いた再書込み可能なデータ
ストレージ。 - 【請求項９】 基板と該基板上に導電体が蒸着された導
電体膜とを有する書込板と、前記導電体膜に情報を記録
する機能を有するスポット上の炭素含有物質を形成また
は除去するためのチップとを具備してなる炭素含有物質
を用いた再書込み可能なデータストレージにおいて、情
報の書込みと読出しとを実行する方法であって、（ａ）
前記チップと導電体膜との間に、所定のバイアス電圧を
印加して、導電体膜上に炭素含有物質を形成することに
より情報を記録する段階と、（ｂ）前記チップと導電体
膜との間に、前記情報を記録する段階で印加するバイア
ス電圧とは反対の極性の電圧を印加して、既に形成され
ている炭素含有物質を除去することにより情報を消去す
る段階と、（ｃ）前記導電体膜と炭素含有物質との形状
の差を判読することにより情報を再生する段階とを含む
ことを特徴とする炭素含有物質を用いた再書込み可能な
データストレージの書込み方法並びに読出し方法。 - 【請求項１０】 前記（ａ）段階で生成される炭素含有
物質のスポットの大きさは、前記導電体膜と前記チップ
との間に印加するバイアス電圧の大きさ、または前記バ
イアス電圧を印加する時間を調節することにより制御さ
れることを特徴とする請求項９に記載の炭素含有物質を
用いた再書込み可能なデータストレージの書込み方法並
びに読出し方法。 - 【請求項１１】 前記（ｂ）段階で除去される炭素含有
物質のスポットの大きさは、前記導電体膜と前記チップ
との間に印加するバイアス電圧の大きさ、または前記バ
イアス電圧を印加する時間を調節することにより制御さ
れることを特徴とする請求項９に記載の炭素含有物質を
用いた再書込み可能なデータストレージの書込み方法並
びに読出し方法。 - 【請求項１２】 前記（ｃ）段階は、前記導電体膜と前
記炭素含有物質との間の静電容量の差、電気抵抗の差、
摩擦係数の差、及び高低の差のうちいずれか１つを用い
てなることを特徴とする請求項９に記載の炭素含有物質
を用いた再書込み可能なデータストレージの書込み方法
並びに読出し方法。 - 【請求項１３】 基板と該基板上に導電体がストライプ
状に蒸着されてパターニングされた導電体膜パターンと
を有する書込板と、前記導電体膜パターンに情報を記録
する機能を有するスポット状の炭素含有物質を形成また
は除去するために、前記ストライプ状の導電体膜パター
ンと交差する方向のカンチレバーに前記ストライプ状の
導電体膜パターンに対応するように一定の間隔のアレイ
状に配列されたチップとを具備してなる炭素含有物質を
用いた再書込み可能なデータストレージにおいて、情報
の書込みと読出しとを実行する方法であって、（ａ）前
記カンチレバーの位置を所定の位置に定め、カンチレバ
ーのチップと選択された導電体膜パターンとの間に所定
のバイアス電圧を印加して、前記選択された導電体膜パ
ターン上の選択された領域に炭素含有物質を形成するこ
とにより情報を記録する段階と、（ｂ）前記カンチレバ
ーの位置を所定の位置に定めて、カンチレバーのチップ
と前記選択された導電体膜パターンとの間に前記情報を
記録する段階で印加するバイアス電圧とは反対の極性の
電圧を印加して、既に形成されている炭素含有物質を除
去することにより情報を消去する段階と、（ｃ）前記導
電体膜パターンと炭素含有物質との間の形状の差を判読
することにより情報を再生する段階とを含むことを特徴
とする炭素含有物質を用いた再書込み可能なデータスト
レージの書込み方法並びに読出し方法。 - 【請求項１４】 前記（ａ）段階で生成される炭素含有
物質のスポットの大きさは、前記導電体膜パターンと前
記カンチレバーのチップとの間に印加するバイアス電圧
の大きさ、または前記バイアス電圧を印加する時間を調
節することにより制御されることを特徴とすることを特
徴とする請求項１３に記載の炭素含有物質を用いた再書
込み可能なデータストレージの書込み方法並びに読出し
方法。 - 【請求項１５】 前記（ｂ）段階で除去される炭素含有
物質のスポットの大きさは、前記導電体膜パターンと前
記カンチレバーとの間に印加するバイアス電圧の大き
さ、または前記バイアス電圧を印加する時間を調節する
ことにより制御されることを特徴とする請求項１３に記
載の炭素含有物質を用いた再書込み可能なデータストレ
ージの書込み方法並びに読出し方法。 - 【請求項１６】 前記（ｃ）段階は、前記導電体膜パタ
ーンと前記炭素含有物質との間の静電容量の差、電気抵
抗の差、摩擦係数の差及び高低の差のうちのいずれか１
つを用いて実行されることを特徴とする請求項１３に記
載の炭素含有物質を用いた再書込み可能なデータストレ
ージの書込み方法並びに読出し方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020000025043A KR100331451B1 (ko) | 2000-05-10 | 2000-05-10 | 탄소 함유 물질을 이용한 재기록 가능한 데이타 스토리지및 그 기록/재생 방법 |
| KR00-25043 | 2000-05-10 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002025134A true JP2002025134A (ja) | 2002-01-25 |
| JP3740032B2 JP3740032B2 (ja) | 2006-01-25 |
Family
ID=19668365
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001137107A Expired - Fee Related JP3740032B2 (ja) | 2000-05-10 | 2001-05-08 | 炭素含有物質を用いた再書込み可能なデータストレージ及びその書込み方法並びに読出し方法 |
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|---|---|
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| EP (1) | EP1154422B1 (ja) |
| JP (1) | JP3740032B2 (ja) |
| KR (1) | KR100331451B1 (ja) |
| CN (1) | CN1162911C (ja) |
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| US6586133B1 (en) * | 2000-02-21 | 2003-07-01 | The University Of Tulsa | Nano-battery systems |
| US20020138301A1 (en) * | 2001-03-22 | 2002-09-26 | Thanos Karras | Integration of a portal into an application service provider data archive and/or web based viewer |
| JP2003296979A (ja) * | 2002-01-31 | 2003-10-17 | Yasuo Cho | 誘電体記録媒体の記録条件抽出システム及び記録条件抽出方法並びに情報記録装置 |
| JP4017104B2 (ja) * | 2002-07-09 | 2007-12-05 | パイオニア株式会社 | 誘電体記録再生ヘッド及びトラッキング方法 |
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| KR100499136B1 (ko) * | 2002-12-14 | 2005-07-04 | 삼성전자주식회사 | 전자 스핀의존 산란을 이용한 자성매체 및 자성매체정보재생장치 및 재생방법 |
| GB2415827B (en) * | 2003-05-01 | 2006-08-30 | Pioneer Corp | Recording/reproducing head and recording/reproducing apparatus |
| JP2005004890A (ja) | 2003-06-12 | 2005-01-06 | Yasuo Cho | 針状部材を用いたデータ記録再生装置およびデータ記録再生方法 |
| US7704615B1 (en) * | 2003-08-07 | 2010-04-27 | The University Of Tulsa | Charged arrays of micro and nanoscale electrochemical cells and batteries for computer and nanodevice memory and power supply |
| US7590040B2 (en) | 2003-08-25 | 2009-09-15 | Yasuo Cho | Signal detecting method and apparatus and information reproducing apparatus and method |
| FR2862156B1 (fr) * | 2003-11-06 | 2007-01-05 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif d'enregistrement de donnees a micro-pointes conductrices et procede de fabrication d'un tel dispositif |
| US20050243660A1 (en) * | 2004-04-16 | 2005-11-03 | Rust Thomas F | Methods for erasing bit cells in a high density data storage device |
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