JP2002280542A - Recording element utilizing positional movement of electron group, its manufacturing method, its operating method and recorder using it - Google Patents

Recording element utilizing positional movement of electron group, its manufacturing method, its operating method and recorder using it

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JP2002280542A
JP2002280542A JP2001081160A JP2001081160A JP2002280542A JP 2002280542 A JP2002280542 A JP 2002280542A JP 2001081160 A JP2001081160 A JP 2001081160A JP 2001081160 A JP2001081160 A JP 2001081160A JP 2002280542 A JP2002280542 A JP 2002280542A
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recording
electrons
recording element
electric field
ions
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Shuichi Iida
修一 飯田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a recording device in which nonvolatile recording can be achieved with high density at high rate. SOLUTION: On the surface of a superstructural element body 11 integrating a large number of recording elements performing an ultrahigh rate recording operation by an arrangement where a holding body, i.e., an aggregate solid of atoms, ions and/or molecules, incorporates four or more movable electrons, the cooperative positional shift of an electron groups can be attained by an electric field and, as a result, the state of the aggregate solid including the electron group has two different controllable stable distribution positions 0 and 1, conductors 12 and 13 for applying an electric field selectively to each recording element are provided. Situations where the positional shift of the electron group takes place and does not take place upon the application of a field pulse are detected as an electric pulse signal, and a corresponding response signal pulse is applied as an electric pulse signal thus performing recording, nondestructive read out, recovery, erasure, and the like.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術】本発明は,電子群に対し、その位
置移動を利用した記録素子の、具体的な事例の発見に付
随するものである。本装置の特徴は、磁区構造と磁場検
出法を使わずに、超高速で不揮発性の記録を実現する事
であり、且つ、超高密度な記録の実現が期待され、情報
通信分野で広範な発展が予想される。特にIT革命の進
行する状況下で、高速高密度で、不揮発性の記録を、磁
気に依らないで実現する点で、劃期的な発明である。
The present invention accompanies the discovery of a specific case of a recording element utilizing the movement of the position of an electron group. The feature of this device is that it realizes non-volatile recording at ultra-high speed without using magnetic domain structure and magnetic field detection method, and is expected to realize ultra-high density recording. Development is expected. This is an epoch-making invention in that high-speed, high-density, non-volatile recording is realized without relying on magnetism, particularly under the progress of the IT revolution.

【0002】[0002]

【従来の技術】記録素子として従来から知られているの
は、磁気記録とLSIに代表される半導体の集積回路で
ある。磁気記録は、矩形磁気履歴曲線を利用したコア・
メモリ素子の時代もあったが、現在は磁気ディスクに集
約されて居る。
2. Description of the Related Art Conventionally, a semiconductor integrated circuit represented by magnetic recording and an LSI has been known as a recording element. Magnetic recording is based on a core using a rectangular magnetic hysteresis curve.
In the days of memory devices, they are now concentrated on magnetic disks.

【0003】[0003]

【発明が解決すべき課題】磁気ディスクの記録密度は10
G bit/in2に及び、40 G byte (1byteは8 bit)程度の
容量は市販されて居る。此の場合、2500Å四方に1bit
の割合で、記憶素子が集積されて居るが、更に向上が望
まれて居る。しかし、磁区構造の原理的な制約に依り、
殆ど限界に近く、更に、磁気ディスクはRAM(ランダム
・アクセス・メモリ)では無く、従って動作速度が遅い
事に決定的な弱点がある。半導体を利用したRAMは256 M
byte程度は、市販されて居る。しかし、磁気ディスク
に比し容量が小さく、一般にはボラタイル・メモリー
(揮発性記録、電源を切ると記録が消える.)であっ
て、高速で不揮発性で且つ大容量の記録素子は現在の所
無い。
The recording density of a magnetic disk is 10
A capacity of about 40 Gbytes (1 byte is 8 bits), which covers G bits / in 2 , is commercially available. In this case, 1 bit in 2500 square
, Storage elements are integrated, but further improvement is desired. However, due to the principle restrictions of the domain structure,
It is almost at its limit and, furthermore, the magnetic disk is not a RAM (random access memory), and therefore has a decisive weakness in that its operation speed is slow. 256 M RAM using semiconductors
About byte is commercially available. However, the capacity is smaller than that of a magnetic disk. Generally, it is a volatile memory (volatile recording, the recording disappears when the power is turned off), and there is no high-speed, nonvolatile and large-capacity recording element at present. .

【0004】本発明は発明者の半世紀に亙る主として物
理学的な実験研究及び理論研究の基盤の上に立つて創成
されたものである。本発明者は磁性物理学を主体とする
実験研究の道を歩み,フエライトを中心として、遷移金
属酸化物、特にマグネタイト、Fe3O4、の研究では、日
本を代表する研究者である。本研究者は更に、物理学の
理論研究でも国際水準の上を行く研究を推進した。その
結果、電磁気学に新しい枠組みを創設し,物性物理学か
ら、原子核、素粒子、宇宙物理学の全体に成立する統合
大系物理学(Grand Unifying Frame for Physics: GUFP)
を建設した(提出文献の[英文小冊子]を参照)。その
観点に立って、量子物理学の世界にも、古典物理学的な
概念(c−数物理学とも言う.)が、或る制限の範囲内
で成立できる事を立証し、本発明の構想に到着したので
ある。
The present invention has been founded on the basis of the inventor's half-century of mainly physical experimental and theoretical studies. The present inventor has followed the path of experimental research focusing on magnetic physics, and is a representative researcher in Japan in research on transition metal oxides, particularly magnetite and Fe 3 O 4 , mainly on ferrite. The researcher has also promoted research that goes beyond international standards in theoretical studies of physics. As a result, a new framework has been created for electromagnetism, and from the condensed matter physics to the atomic nucleus, elementary particles, and astrophysics as a whole, Grand Unifying Frame for Physics (GUFP) has been established.
(See [English booklet] in the submitted document). From that point of view, in the world of quantum physics, we prove that classical physics concept (also called c-numerical physics) can be established within certain limits, and the concept of the present invention. I arrived.

【0005】本発明の目的は、超高速、高密度で、不揮
発性の記録を達成できる記録素子、その製作方法、その
動作方法およびそのような記録素子を用いた記録装置を
提供しようとするものである。
An object of the present invention is to provide a recording element capable of achieving non-volatile recording at a very high speed and high density, a method of manufacturing the same, a method of operating the same, and a recording apparatus using such a recording element. It is.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の記録素子は、原
子、イオン、若しくは/及び、分子の集合固体を保持体
とし、その内部に移動可能な4個以上の電子を持ち、そ
の電子群の協力的な位置移動が電場に依って可能であ
り、結果として、電子群を含む集合固体の状態が、制御
可能な二つの異なる安定分布位置,0,1,を持つ事に
より超高速の記録動作を行う事を特徴とするものであ
る。
A recording element according to the present invention has a solid body composed of atoms, ions, and / or molecules as a holding body, has four or more movable electrons therein, and has a group of electrons. Cooperative position movement is possible by the electric field, and as a result, the state of the collective solid including the electron group has two controllable different stable distribution positions, 0, 1 and ultra-high-speed recording. It is characterized by performing an operation.

【0007】このような本発明による記録素子において
は、前記集合固体として、遷移金属化合物や、遷移金属
酸化物を使用する事ができる。このような集合固体を用
いる場合に、電子相転移が関係する複数個の異位相の超
構造を構成単位として、適切な複合構造を作成する事に
より、適切な電子群を持つ構造を得る可能性がある。特
に、前記集合固体として、マグネタイト、Fe3O4、を使
用する事ができる。この場合には、125K以下の低温で使
用する。一般に、本発明による記録素子は、液体ヘリウ
ム温度及びそれ以下を含む低温、若しくは常温以上の高
温に保持して使用する事ができるが、本発明では、少な
くとも、マグネタイト、Fe3O4に関しては、液体空気温
度ではあるが、その現実素子が実現できる事を示した点
が重要である。
In such a recording element according to the present invention, a transition metal compound or a transition metal oxide can be used as the aggregated solid. When such an aggregated solid is used, a structure having an appropriate group of electrons can be obtained by creating an appropriate composite structure using a plurality of different-phase superstructures related to electronic phase transition as constituent units. There is. In particular, magnetite and Fe 3 O 4 can be used as the aggregated solid. In this case, use at a low temperature of 125K or less. In general, the recording element according to the present invention can be used while being held at a low temperature including liquid helium temperature and below, or at a high temperature above normal temperature.In the present invention, at least, magnetite and Fe 3 O 4 are used. It is important to point out that although the temperature is liquid air, the real element can be realized.

【0008】上述したように、本発明による記録素子
は、原子、イオン、若しくは/及び、分子の集合固体の
内部に移動可能な電子群を持ち、その電子群の協力的な
位置移動が電場に依って可能であり、結果として、電子
群を含む集合固体の状態に、制御可能な二つの異なる安
定分布位置,0,1,を持たせたものであるが、この移
動可能な4個以上の電子の代わりに、移動可能な4個以
上の陽子、イオン、若しくは、分子性の荷電粒子を用い
る事もできる。
As described above, the recording element according to the present invention has a group of electrons that can move inside an aggregate of atoms, ions, and / or molecules, and the cooperative movement of the group of electrons is caused by an electric field. As a result, the state of the collective solid including the electron group is provided with two controllable different stable distribution positions, 0, 1; Instead of electrons, four or more movable protons, ions, or molecular charged particles can be used.

【0009】さらに本発明による記録素子の製作方法
は、原子、イオン、若しくは/及び、分子の集合固体を
保持体とし、その内部に移動可能な4個以上の電子を持
ち、その電子群の協力的な位置移動が電場に依って可能
であり、結果として、電子群を含む集合固体の状態が、
制御可能な二つの異なる安定分布位置,0,1,を持つ
事により超高速の記録動作を行う記録素子の前記集合固
体の製作工程時に、磁場、電場、若しくは/及び、圧力
・張力(等方及び異方、超音波利用も含む)を印加し
て、適切な条件を得ることを特徴とするものである。
Further, the method of manufacturing a recording element according to the present invention is characterized in that an aggregate of atoms, ions, and / or molecules is used as a holding body, has four or more movable electrons therein, and cooperates with the group of electrons. Position shift is possible depending on the electric field, and as a result, the state of the collective solid including the electrons is
A magnetic field, an electric field, and / or a pressure / tensile force (isotropy) during the manufacturing process of the collective solid state of the recording element which performs an ultra-high-speed recording operation by having two different stable distribution positions, 0, 1 which can be controlled. And the use of anisotropic and ultrasonic waves) to obtain appropriate conditions.

【0010】さらに、本発明による記録素子の作成方法
の一つは、原子、イオン、若しくは/及び、分子の集合
固体を保持体とし、その内部に移動可能な4個以上の電
子を持ち、その電子群の協力的な位置移動が電場に依っ
て可能であり、結果として、電子群を含む集合固体の状
態が、制御可能な二つの異なる安定分布位置,0,1,
を持つ事により超高速の記録動作を行う記録素子であっ
て、適切な電子群を持つ構造を得るために、電子相転移
が関係する異位相の複数個の超構造を構成単位として、
適切な複合構造を作成した記録素子を製作するに当た
り、下地結晶を使用し、その上に素子材料を成長させる
事を特徴とするものである。
[0010] Further, one of the methods for producing a recording element according to the present invention is to use a collective solid of atoms, ions, and / or molecules as a holding body, and have four or more movable electrons therein, The cooperative movement of the electron group is possible by the electric field, so that the state of the collective solid containing the electron group can be controlled by two controllable different stable distribution positions, 0, 1,
It is a recording element that performs ultra-high-speed recording operation by having, in order to obtain a structure with an appropriate group of electrons, a plurality of superstructures with different phases related to electronic phase transition as constituent units,
In producing a recording element having an appropriate composite structure, a base crystal is used, and an element material is grown thereon.

【0011】さらに、本発明による記録素子の動作方法
の一つは、原子、イオン、若しくは/及び、分子の集合
固体を保持体とし、その内部に移動可能な4個以上の電
子を持ち、その電子群の協力的な位置移動が電場に依っ
て可能であり、結果として、電子群を含む集合固体の状
態が、制御可能な二つの異なる安定分布位置,0,1,
を持つ事により超高速の記録動作を行う記録素子の動作
時に、磁場、電場、若しくは/及び、圧力・張力(等方
及び異方、超音波利用を含む)を印加して、適切な条件
を得る事を特徴とするものである。
Further, one of the operation methods of the recording element according to the present invention is to use a collective solid of atoms, ions, and / or molecules as a holding body and to have four or more movable electrons therein. The cooperative movement of the electron group is possible by the electric field, so that the state of the collective solid containing the electron group can be controlled by two controllable different stable distribution positions, 0, 1,
By applying a magnetic field, an electric field, and / or pressure and tension (including isotropic and anisotropic, and using ultrasonic waves) during the operation of a recording element that performs ultra-high-speed recording by having It is characterized by gaining.

【0012】また、本発明による高速高密度記録装置
は、原子、イオン、若しくは/及び、分子の集合固体を
保持体とし、その内部に移動可能な4個以上の電子を持
ち、その電子群の協力的な位置移動が電場に依って可能
であり、結果として、電子群を含む集合固体の状態が、
制御可能な二つの異なる安定分布位置,0,1,を持つ
事により超高速の記録動作を行う記録素子を多数個集積
し、電場を選択的に印加出来ると共に、電場パルスの印
加と、電子群の位置移動が、そのパルスにより起こる場
合と起こらない場合を、電流、電気量、若しくは電圧パ
ルス信号として検知し、其の検知に対応する応答信号パ
ルスを、電圧、電流、或いは、電気量パルスとして印加
する事に依り、記録、非破壊読み出し、消去等が行える
様、適切な信号検知及び、発信の為の電子回路を保持す
る事を特徴とするものである。
Further, the high-speed and high-density recording apparatus according to the present invention uses a solid body composed of atoms, ions, and / or molecules as a holding body, and has four or more movable electrons therein. Cooperative position movement is possible by the electric field, and as a result, the state of the collective solid including the electrons is
By having two controllable different stable distribution positions, 0 and 1, a large number of recording elements that perform ultra-high-speed recording operation are integrated, and an electric field can be selectively applied. The position movement is detected as a current, electric quantity, or voltage pulse signal when the pulse moves or not, and a response signal pulse corresponding to the detection is detected as a voltage, current, or electric quantity pulse. It is characterized by holding an electronic circuit for appropriate signal detection and transmission so that recording, non-destructive reading, erasing, and the like can be performed by applying the signal.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】最初に基本となる簡単な理論を述
べる。固体内の、特定の電子、イオン、原子、分子等の
一粒子の位置が、異なる二つの安定位置(一つは準安
定)を持ち、印加電場で其の位置を交代させる事が出来
ると共に、その位置を検知する可能性があると、その二
つの位置を、0と1に指定して、記録に使用できる可能
性が期待される。併し、1粒子に対しては、常温、若し
くは〜10Kの温度範囲では其の可能性が無い事を先
ず示す。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, a basic theory will be described. The position of one particle, such as a specific electron, ion, atom, or molecule, in a solid has two different stable positions (one is metastable), and the position can be changed by an applied electric field, If the position can be detected, it is expected that the two positions can be designated as 0 and 1 and used for recording. And併, for one particle, room temperature, or in a temperature range to 10 2 K show first that there is no possibility.

【0014】先ず電場が有効で在る為には、其の粒子は
電荷を持つ必要がある。今、±Zeとすると、1≦Z≦3
位であろう。其の粒子が、固体中の通常の粒子間距離、
ΔX〜(2〜6)Å,程度を動いて、位置を変えるとし
よう。ところで、温度Tでの熱擾乱は、その活性化エネ
ルギー、ΔQに対して、
First, in order for the electric field to be effective, the particles must have a charge. Now, if ± Ze, 1 ≦ Z ≦ 3
It will be rank. That particle is the normal distance between particles in a solid,
ΔX ~ (2-6) Å, Let's change the position by moving the degree. By the way, the thermal disturbance at the temperature T depends on its activation energy, ΔQ,

【数1】 程度の頻度で来ると予想できるので、その平均安定時間
を100年以上と設定すると、温度Tを常温(300K)程
度として、
(Equation 1) Since it can be expected that it will come at about the frequency, if the average stabilization time is set to 100 years or more, the temperature T will be about room temperature (300K),

【数2】 が得られる。(Equation 2) Is obtained.

【0015】従って、(2)の最終式が満足されない
と、此の素子は常温では熱的に安定で無い事に成る。そ
うすると、このΔQを印加電場で賄って、粒子が位置移
動を行う為には、
Therefore, if the final equation (2) is not satisfied, this element will not be thermally stable at room temperature. Then, in order to cover this ΔQ with the applied electric field and move the position of the particles,

【数3】 が必要である。(Equation 3) is necessary.

【0016】今、Δx〜(2〜6)Å,を入れると、Now, when Δx ~ (2-6) Å is inserted,

【数4】 が得られる。(Equation 4) Is obtained.

【0017】但し、今、素子の厚さを1μm=10−6
として、必要な電圧パルスの大きさをボルトで示してい
る。1000ボルト以上の電圧が必要という事であって、実
用的には無理がある。動作温度を低温にすると、(2)
式の活性化エネルギーを下げられるから、(4)式の評
価は多少緩和されるが、液体空気温度(−90K)程度
の温度では、一桁以上の改善は無理である。但し、液体
水素、液体ヘリウム温度、更に、超低温では、此の制限
が無くなる。其の点は後述する。
However, now, the thickness of the element is 1 μm = 10 −6 m
, The magnitude of the required voltage pulse is shown in volts. It requires a voltage of 1000 volts or more, which is practically impossible. When the operating temperature is lowered, (2)
Since the activation energy of the equation can be lowered, the evaluation of the equation (4) is somewhat relaxed, but at a temperature of about the liquid air temperature (−90 K), an improvement of one digit or more is impossible. However, at liquid hydrogen and liquid helium temperatures, and at very low temperatures, this limitation is eliminated. That point will be described later.

【0018】ところが、後程説明する様に、本発明の場
合、N個の電子が、協力的に相関して、連動して、位置
移動を行う可能性が、発見された。此の場合、N個の電
子は、それぞれがポテンシャルの山を越えるものと考え
ると、熱擾乱に対する安定性の条件は、総計で、(2)
式の1.3eVが必要で在るとしても、1個の電子のポ
テンシャルの山の高さは、1/Nに成る。従って、各電
子の移動距離、ΔX〜(2〜6)Åが不変としても、式
(4)の評価は、
However, as will be described later, in the case of the present invention, it has been discovered that N electrons may cooperatively correlate and move in a coordinated manner. In this case, assuming that each of the N electrons crosses the peak of the potential, the condition of stability against thermal disturbance is (2)
Even if 1.3 eV in the equation is required, the height of the potential peak of one electron is 1 / N. Therefore, even if the moving distance of each electron, ΔX ~ (2-6) Å is invariable, the evaluation of Expression (4) is as follows.

【数5】 と変化する。(Equation 5) And change.

【0019】N〜1000の桁に成れば、十分に、実用的な
範囲に入る。更に、素子の厚さを1μm=10−6mでは
無く、1000Å=10−7mとすれば、N〜100でも、十分に
実際的に成る。勿論、此等の場合、動作温度を低温にす
れば、更に、理論式の許容度が増大する。電子以外で
も、協力して連動する荷電粒子が存在した場合(例え
ば、陽子、H等)には、同様な評価が成立すると予想
されるが、動作モードを直流的にー方向優先に選ぶと、
電子以外の荷電粒子では、電極面に同粒子の析出の問題
が発生し、素子の経年劣化が予想されるので、そのまま
では実用的で無い。しかし、交流的な動作モードを選ぶ
か、或いは、Hの場合など、陰・陽両極面で、気化や
その他の方法で劣化の問題を解決すれば、本発明の原理
を使用できる可能性が在るから、此等の場合も、本発明
の範囲内である事を此処に言明する。なお、安定、準安
定は印加電場の方向には依存しないから、動作電場の方
向を適当な間隔で交替させる交流モードの使用は可能性
の範囲に在る。なお、Nが4以上の制限は、電子群が協
力的に連動する要請に従う最少単位4を限定した。上記
の評価は温度の関数なので極低温を利用すると、N=4
も可能性の範囲に入る。 (基本理論終了.)
If the value is in the order of N to 1000, it is sufficiently within a practical range. Further, if the thickness of the element is not 1 μm = 10 −6 m but 1000 ° = 10 −7 m, even N to 100 is sufficiently practical. Of course, in these cases, lowering the operating temperature further increases the tolerance of the theoretical formula. Similar evaluations are expected to be established when charged particles cooperating with each other other than electrons (for example, protons, H +, etc.). ,
In the case of charged particles other than electrons, a problem of deposition of the particles on the electrode surface occurs, and the aging of the device is expected. Therefore, it is not practical as it is. However, if the AC operation mode is selected, or if the problem of deterioration is solved by vaporization or other methods on both the positive and negative surfaces such as in the case of H + , the principle of the present invention may be used. It is stated here that these cases are also within the scope of the present invention. Since the stability and the metastable state do not depend on the direction of the applied electric field, the use of an AC mode for changing the direction of the operating electric field at appropriate intervals is within a range of possibilities. In addition, the restriction that N is 4 or more restricts the minimum unit 4 according to the request that the electron group cooperates. Since the above evaluation is a function of temperature, if cryogenic temperature is used, N = 4
Also fall into the range of possibilities. (End of basic theory.)

【0020】マグネタイト、Fe3O4、が、低温、125 K付
近に電子相転移を持つ事は周知の事実である。本発明者
はこの電子相転移の代表的研究者(提出文献の[英文小
冊子]を参照.)であって、京都国際会議場で開催され
た第8回フイライト国際会議に於いて、マグネタイトの
低温変態構造に関する招待講演を2000年9月18日に行
い(講演概要集p. 27, 18CpII-3.)、又、上記の[英
文小冊子]が、内外の会議参加者の希望者に配布プされ
た。その後、その研究を深める過程で、本発明の構想に
到達した。その際、本発明者の創成した統合大系物理学
の新しい物理概念が、発明の構想到達に重要な役割を演
じた事を予めお断りする。なお、発明者のかっての部下
の研究者や、世界のFeOの研究者の、本発明への寄
与は当然である。更に、電子の協力的な集団行動に関し
て、白鳥紀一氏、柳瀬章氏の実験的、理論的研究は、重
要な寄与をして居る。ここに記して、謝意とする。
It is well known that magnetite, Fe 3 O 4 , has an electronic phase transition near 125 K at low temperature. The present inventor is a representative researcher of this electronic phase transition (refer to the submitted booklet [English booklet]). At the 8th Filite International Conference held at the Kyoto International Convention Center, low temperature of magnetite An invited lecture on the metamorphic structure was given on September 18, 2000 (Presentation summary, p.27, 18CpII-3.), And the above-mentioned [English booklet] was distributed to those who wished to attend the conference at home and abroad. Was. Later, in the process of deepening the research, the concept of the present invention was reached. At that time, we refuse in advance that the new physics concept of integrated system physics created by the inventor played an important role in achieving the concept of the invention. It should be noted that researchers who belonged to the inventor and researchers of Fe 3 O 4 around the world naturally contribute to the present invention. Furthermore, experimental and theoretical studies by Kiichi Shiratori and Akira Yanase have made important contributions to cooperative collective behavior of electrons. Thank you for writing here.

【0021】マグネタイト、Fe3O4、は、常温ではスピ
ネル型の結晶構造を持ち、その単位胞は8Fe3O4から成
って居る。その構造を
Magnetite, Fe 3 O 4 , has a spinel crystal structure at room temperature, and its unit cell is composed of 8Fe 3 O 4 . Its structure

【外1】 と書く事が出来る。最初のFe3+イオンは、8a位置
(Aサイトとも言う.)に在るイオンで、その価数に疑
義は無いと理解されて居る。なお、結晶はイオン結晶と
理解されて居るが、価数は、そのイオンのイオン半径内
の電子密度数を表すものでは無く、酸素イオンからの2
p電子が、その位置にも存在するが、例えばFe3+イオ
ンは、そのイオンの3d電子の電子状態が、スピンを平
行にして球状の閉殻(3d)を形成していると判断される
という意味である。
[Outside 1] Can be written. The first Fe 3+ ion is an ion located at the 8a position (also referred to as A site), and it is understood that its valence is unquestioned. Note that a crystal is understood as an ionic crystal, but the valence does not represent the electron density number within the ionic radius of the ion, but is a value of 2 from the oxygen ion.
Although a p-electron is also present at that position, for example, for an Fe 3+ ion, it is determined that the electron state of the 3d electron of the ion forms a spherical closed shell (3d) 5 with parallel spins. Meaning.

【0022】上記〔外1〕の構造式の[ ]の中は、16
d位置(Bサイト)にあるイオンで、現在、色々議論の
在るところで、Fe3+イオンとFe2+イオンが、1:1
に混在して電子移動に依り熱的に激しく揺動して居ると
いう説と、そうでは無く、金属の場合と同様、平均され
て、Fe2.5+の状態と理解する説に分かれて居る。本説
明には此の点は重要では無いので、一応後者の説に基づ
く表現を取る。しかし、マグネタイトを冷却すると、純
度などに依存するが、最高で、125 K付近に電子相転移
が在り、低温相に移行する。此の転移を金属−非金属転
移(モット転移)と呼ぶことが出来て、電気抵抗は約10
2倍増大し、温度の降下と共に更に増大する。
In the parentheses in the structural formula [1], 16
At the d-position (B site), where there is currently various discussions, Fe 3+ ion and Fe 2+ ion are 1: 1
And the theory that they are violently fluctuating thermally due to electron transfer, and the other is that, as in the case of metals, they are averaged and understood to be Fe2.5 + . Since this point is not important in this explanation, an expression based on the latter theory will be used for the time being. However, when magnetite is cooled, it depends on the purity and other factors, but at the highest, there is an electronic phase transition around 125 K, and the phase shifts to the low-temperature phase. This transition can be called a metal-nonmetal transition (Mott transition), and the electrical resistance is about 10
Increases by a factor of two and further increases with decreasing temperature.

【0023】低温相の電子状態に関しても、上記と同様
な問題点が存在するが、本発明者は、16d位置に於ける
その電子状態が、Fe2+イオン的なイオンと、Fe3+
オン的なイオンとは明瞭に区別され、低温相に特有の規
則格子を形成して居ると判断して居る。なお、Fe3+
オン的なイオンの場合、その電子軌道は球状に近い事
と、Fe2+イオン的なイオンの場合、軌道角運動量の寄
与があり、球状ではなく、例えば、扁平球状に成る可能
性の在る事を指摘する。しかし、低温相で、各イオンの
位置とその変形の詳細な状況については、現在、一致し
た見解は無い。従って、発明者は、発明者の見解に基づ
く理論を使用して、本発明が成立したのであり、発明の
内容説明もその観点の下に行う。
Although the same problem as described above exists for the electronic state of the low-temperature phase, the present inventor has determined that the electronic state at the 16d position is an Fe 2+ ion-like ion and an Fe 3+ ion-like ion. They are clearly distinguished from ions and have been determined to form a regular lattice specific to the low-temperature phase. In the case of Fe 3+ ion, the electron orbit is almost spherical, and in the case of Fe 2+ ion, there is a contribution of orbital angular momentum. Point out that there is. However, there is currently no consensus on the location of each ion and the detailed situation of its deformation in the low-temperature phase. Therefore, the inventor has achieved the present invention using a theory based on the inventor's opinion, and the content of the invention will be described from that viewpoint.

【0024】なお、本発明は、特にマグネタイトに拘泥
するものでは無く、従って、その低温相に関する電子規
則格子構造の内容に関し、例えば、本発明者の考察が、
多少の変更を受けたとしても、発明の成立には抵触しな
い。併し、本発明が、本発明者のマグネタイトに関する
考察から、発生した事は確かなので、其の観点に立って
内容が説明される。
It should be noted that the present invention is not particularly limited to magnetite, and therefore, the contents of the electronic ordered lattice structure relating to the low-temperature phase,
Even minor changes do not conflict with the invention. At the same time, it is certain that the present invention has occurred from the inventor's consideration of magnetite, so the content will be described from that viewpoint.

【0025】さて16d位置は、Bサイトとも呼ばれる
が、三次元の“かごめ”格子を形成して居る。“かご
め”格子は、正三角形を作る格子点を基礎単位として、
その側線を無限に延長し、それを同単位で分割して格子
点とし、二つの格子点が、単位長にあれば、それを結ん
で、延長する。此の操作で正三角形の集合である二次元
の“かごめ”格子が出来る。三次元の“かごめ”格子
は、正三角形の一様集合の単純三角格子の全格子点の
(1/4)が欠如した構造である事が注意される。三次
元の“かごめ”格子は、同一操作の基礎単位として、正
四面体を取れば良い。そうすると16d位置は、正四面体
の集まりに成るが、二次元の“かごめ”格子と同様、其
の格子の内部には、大きい空虚な空間が存在し、“かご
め”格子との類似では、一様な場合に形成される面心立
方格子と比較して、全格子点の(1/2)が欠如し、そ
の空間には、8aサイトのFe3+イオンが、丁度半分の密
度で存在して居る。酸素イオンは、16d位置と対照的な
面心立方格子を形成し、多少の変形を伴った構造であっ
て、全空間にほぼ一様に分布している。16d格子点が直
線の集合であり、且つ、16d格子点の無い、大きい欠陥
空間が、大略半分の密度で、一様に分布して居て、他の
ルートをブロックして居る事は、本発明に重要な因子で
ある。
The 16d position, also called the B site, forms a three-dimensional "Kagome" lattice. The “Kagome” grid is based on grid points that make an equilateral triangle.
The side line is extended infinitely, and it is divided into the same units to form grid points. If two grid points have a unit length, they are connected and extended. This operation creates a two-dimensional "Kagome" lattice, which is a set of equilateral triangles. It is noted that a three-dimensional "Kagome" lattice is a structure in which (1/4) of all lattice points of a simple triangular lattice of a uniform set of equilateral triangles are missing. The three-dimensional "Kagome" lattice may take a regular tetrahedron as a basic unit of the same operation. The 16d position then becomes a collection of tetrahedrons, but inside the lattice, as in the two-dimensional "Kagome" lattice, there is a large empty space, and in the analogy with the "Kagome" lattice, Compared to the face-centered cubic lattice formed in such a case, (1/2) of all lattice points are absent, and in that space, Fe 3+ ions at the 8a site are present at just half the density. I'm here. Oxygen ions form a face-centered cubic lattice in contrast to the 16d position, have a structure with some deformation, and are distributed almost uniformly in the entire space. The fact that 16d lattice points are a set of straight lines, and large defect spaces without 16d lattice points are uniformly distributed with a density of about half and are blocking other routes is very important. It is an important factor in the invention.

【0026】さて、16d位置、Bサイトには、アンダー
ソンの条件が在り、低温相では、静電的なクーロン・エ
ネルギーを下げる為に、正四面体には、必ず、Fe3+
オンとFe2+イオンが、2:2の比率で存在して居なけ
れば成らないと結論される。本発明者も此の見解を受け
入れる。併し、それだけでは、低温相の規則格子の構造
は決まらない。本発明者をリーダーとする東京大学物理
学教室の研究グループの努力を最大の貢献母体として、
決定された構造は、
At the 16d position, B site, there is Anderson condition. In the low temperature phase, Fe 3+ ion and Fe 2+ ion must be included in the tetrahedron in order to reduce electrostatic Coulomb energy. Must be present in a 2: 2 ratio. The present inventors also accept this view. However, this alone does not determine the structure of the ordered lattice of the low-temperature phase. The research group of the University of Tokyo physics department led by the inventor is the largest contributor
The determined structure is

【外2】 の対称性を持ち、スピネルの4倍の単位胞(従って32Fe
4が含まれる.)を持つ超構造(Superstructure)
が、先ず基礎に在る。この構造は、スピネルの立方晶の
単位胞をx, y, z座標で示し、その辺の長さをaとする
と、Z方向に2倍のc軸を持ち、又、x−y面に関して
は、[1, -1, 0]と[1, 1, 0]方向に約
[Outside 2] And has a unit cell four times as large as spinel (thus 32Fe
3 0 4 is included. Superstructure with)
But first there is the foundation. This structure shows a cubic unit cell of spinel in x, y, z coordinates, and if the length of the side is a, the c-axis is twice as large in the Z direction. , [1, -1, 0] and [1, 1, 0] directions

【外3】 の長さのa軸とb軸を持ち、結果として、その底面積は
倍に成るから、全単位胞は4倍に成る。
[Outside 3] Has the length of the a-axis and the b-axis, and as a result, its base area is doubled, so that the total unit cell is quadrupled.

【0027】変態後の低温相は、此の構造を基本とした
上で、更に、その構造の異位相超構造(Anti-Phase Supe
rstructure)が、複雑に絡み合つて或る組織を構成した
状況に成る。異位相超構造とは、その構造の全体は、元
の超構造と同一であるが、その空間的な位置が、元の超
構造とは異なる超構造で、最も単純な異位相超構造は、
元の超構造を平行移動させたものとして理解出来るもの
で、〔外2〕の前記の結晶軸、a, b, cに対し、a, b, c
の整数倍移動させれば、これは完全に一致するので異位
相超構造ではない。しかし、半整数倍移動させると、酸
素イオンと金属イオンのスピネル構造としての位置は完
全に重なるが、超構造としては一致しない。こうして出
来る構造が単純異位相超構造である。
The low-temperature phase after transformation is based on this structure, and further has a different phase superstructure (Anti-Phase Supe).
rstructure) are intertwined in a complex manner to form an organization. Heteromorphic superstructures are superstructures whose entire structure is the same as the original superstructure, but whose spatial position is different from the original superstructure. Is
It can be understood as a translation of the original superstructure, and a, b, c
If they are moved by an integer multiple of, this is exactly the same and is not an out-of-phase superstructure. However, when moved by a half-integer multiple, the positions of oxygen ions and metal ions as spinel structures completely overlap, but do not coincide as superstructures. The structure thus formed is a simple heterophase superstructure.

【0028】更に回転を加えた異位相超構造も存在する
が、此処では考えない。此の場合、a, b, cを単位とし
て、(0, 0, 0)を基準の超構造の原点として、その原点
を、[a,b,c]方向に、[1/2, 0, 0],[0, 1/2,
0],[0, 0, 1/2],[0, 1/2,1/2],[1/2, 0, 1/
2],[1/2, 1/2, 0],[1/2, 1/2, 1/2]だけ移動さ
せて出来る7個(全体では8個)の異位相超構造がある
と予想される。これらの単純異位相超構造の中で、基準
位相構造をα位相とすると、(1/2, 1/2, 0)の移動に対
応する異位相超構造をγ位相の異位相超構造と呼び、こ
の2相は、互いの親和性が非常に良く、b軸に垂直な境
界面を持つα−γ共存超構造が、α−γ−γ−α−‥‥
と言う風に、b軸方向に垂直な層状構造を形成して、結
晶全体の自由エネルギー(特に微視的な歪みのエネルギ
ー)を下げるように自動的に発生すると結論される。
There is a different-phase superstructure further rotated, but this is not considered here. In this case, the origin of the superstructure based on (0, 0, 0) is set in units of a, b, and c, and the origin is set to [1/2, 0, 0], [0, 1/2,
0], [0, 0, 1/2], [0, 1 / 2,1 / 2], [1/2, 0, 1 /
2], [1/2, 1/2, 0] and [1/2, 1/2, 1/2] can be moved by 7 (8 in total) different-phase superstructures is expected. In these simple different-phase superstructures, if the reference phase structure is α-phase, the different-phase superstructure corresponding to the movement of (1/2, 1/2, 0) is the different-phase superstructure of γ phase. The two phases have a very good affinity for each other, and an α-γ coexisting superstructure having a boundary surface perpendicular to the b-axis is represented by α-γ-γ-α- ‥‥
Thus, it is concluded that a layer structure perpendicular to the b-axis direction is formed and the free energy (especially, the energy of microscopic distortion) of the entire crystal is automatically generated so as to be reduced.

【0029】図1(a)は、マグネタイト、Fe4
の低温電子変態後の超構造の内部に、微視的に、不可避
的に出現すると予想される異位相超構造のα−γ複合組
織を示すものであるが、自然な場合には周期が乱雑であ
る。すなわち、b軸方向に関して、α、γ各超構造の大
きさの分布は、自然状態では、規則性が無く、1から1
0位の単位の間で、不規則に分布し、結晶全体の対称性
を底心対称にする。それは、γ位相の異位相超構造は、
丁度、α位相の超構造を底心対称の位置に移動した状態
に対応するからである。勿論、この際の境界面は、アン
ダーソンの条件を充たして形成されるから、クーロン・
エネルギーの消耗は無い。
[0029] FIG. 1 (a), magnetite, Fe 3 0 4,
Inside the superstructure after the low-temperature electronic transformation of α-γ complex structure of the heteromorphic superstructure that is expected to appear microscopically and unavoidably. It is messy. That is, in the b-axis direction, the distribution of the sizes of the α and γ superstructures has no regularity in a natural state and is 1 to 1
It is irregularly distributed among the units at the 0-th position, and makes the symmetry of the whole crystal base symmetry. It is because the γ-phase superstructure is
This is because this corresponds to a state in which the α-phase superstructure has just been moved to the position of base symmetry. Of course, since the boundary surface at this time is formed by satisfying Anderson's condition, Coulomb
There is no energy consumption.

【0030】発明者の此の理論的研究に於いて、更に、
α位相の超構造の底部、即ち、c軸の負方向の部分が、
γ位相の異位相超構造に置換したものとすると、アンダ
ーソンの条件を満足させた形式で、3枚のc面(c軸に
垂直なa−b面)が、境界面と成る。ところが、図1
(b)に示すように、此のγ位相の異位相超構造を、上
記の、b軸方向に垂直な層状に構成されたα−γ位相の
異位相超構造群の底部に存在させ、その層状の、γ位相
の超構造群と合体させたとすると、γ位相の超構造の中
に、羊羹片のようにα位相の異位相超構造群が挿入され
た形になり、その羊羹の稜線に沿って、a軸方向に特別
な境界線が発生する。このように人工的に、γ相の中に
α相を規則的に、羊羹片状に挿入した場合の予想構造が
図1(b)であるが、本発明で重要な、Fe3+イオンと
Fe2+イオンが交互に配置する特別な境界線が、図のP
Q及びそれに平行な6本の境界線に現れる。
In this theoretical study of the inventor, furthermore,
The bottom of the α-phase superstructure, that is, the negative part of the c-axis is
If it is replaced with a different-phase superstructure having a γ-phase, three c-planes (ab-planes perpendicular to the c-axis) are boundary surfaces in a form satisfying Anderson's condition. However, FIG.
As shown in (b), the different phase superstructure having the γ phase is present at the bottom of the group of different phase superstructures having the α-γ phase formed in a layer shape perpendicular to the b-axis direction. If it is combined with the layered, γ-phase superstructure group, it becomes a form in which the α-phase different-phase superstructure group is inserted into the γ-phase superstructure like a yokan piece. A special boundary line is generated along the ridge line in the a-axis direction. Thus artificially, regularly the α phase in the γ-phase, but the expected structure when inserted into jelly flake is FIG. 1 (b), the key in the present invention, the Fe 3+ ions
The special boundary line where the Fe 2+ ions are alternately arranged is indicated by P in the figure.
Appears at Q and its six parallel boundaries.

【0031】アンダーソンの条件が破れないように慎重
にイオンを配置すると、此の稜線は、Fe3+イオンとFe
2+イオンが交互に配列する特別な境界線を形成する事
が判る。此の場合、アンダーソンの条件は、Fe3+−Fe
2+−Fe3+−Fe2+−‥‥の系列でも、それが一つづ
つずれた系列、Fe2+−Fe3+−Fe2+−Fe3+−‥‥
の系列でもその条件は崩れない。
When ions are carefully arranged so as not to violate Anderson's condition, this ridge line shows that Fe 3+ ion and Fe 3+ ion
It can be seen that 2+ ions form a special boundary line that alternates. In this case, Anderson's condition is Fe 3+ -Fe
Even in the 2 + -Fe 3+ -Fe 2 + -‥‥ series, the series is shifted one by one, Fe 2+ -Fe 3+ -Fe 2+ -Fe 3+ -‥‥
The condition does not collapse even in the series.

【0032】図2(a),(b)は、γ相の中に、α相
が、羊羹片状に挿入されて、図1のPQ線を構成した場
合に実現する、Fe3+イオンとFe2+イオンが交互に配
置する特別な境界線の、可能な二つの構造を具体的に示
すものである。問題の境界線PQ上のFeイオンと、その最
近接Feイオンで在る、c軸方向に上下のFeイオンだけが
示されて居る。図2(a)の構造と図2(b)の構造で
は、PQ線上の電子群が、a軸方向に(1/4)aだけ移
動して居る差がある。併し、アンダーソンの条件は、崩
れない。
2 (a) and 2 (b) show Fe 3+ ions and Fe 3+ realized when the α phase is inserted in the form of yokan in the γ phase to constitute the PQ line of FIG. FIG. 3 illustrates two possible structures, with special boundaries interleaving 2+ ions. Only the Fe ion on the boundary line PQ in question and the Fe ion closest to it, which are located above and below in the c-axis direction, are shown. In the structure of FIG. 2A and the structure of FIG. 2B, there is a difference that the electron group on the PQ line moves by (1/4) a in the a-axis direction. However, Anderson's condition does not collapse.

【0033】図2(a),(b)に示される周りのイオン配置
の状況は、前者と後者では明らかに異なる。例えば、直
線状に並ぶイオンは、一方ではFe3+イオンで、他方で
は、Fe2+イオンである。従って前者を[A]とし、後
者を[B]とすると、[A]と[B]とは明らかに構造
が異なるから、その自由エネルギーが異なり、構造
[A]と構造[B]を記録の0と1のいずれかに対応さ
せる事により、0と1を記録することができる。
The situation of the surrounding ion arrangement shown in FIGS. 2A and 2B is clearly different between the former and the latter. For example, ions arranged in a straight line are Fe 3+ ions on the one hand and Fe 2+ ions on the other hand. Therefore, if the former is [A] and the latter is [B], the structures [A] and [B] are obviously different, so their free energies are different, and the structures [A] and [B] are recorded. By associating with either 0 or 1, 0 and 1 can be recorded.

【0034】此の場合、0と1の変換は、この線に沿っ
て、電場を印加させる事に依って可能である。しかもそ
の印加に伴う電子の移動の難易度は、線の長さに依存す
ると考えられるので、長ければ長いほど、強い電圧が必
要であり、且つ、又、[A], [B]の各状態の安定性が増大
すると期待される。
In this case, the conversion between 0 and 1 is possible by applying an electric field along this line. In addition, the difficulty of electron transfer due to the applied voltage is considered to depend on the length of the line. Therefore, the longer the voltage, the higher the voltage required, and the states [A] and [B] Is expected to increase stability.

【0035】0と1の読み取りには、電場の印加に伴う
応答の難易度と其の結果の電流値や電気量値が利用でき
る。これについては図4を参照して、後に詳述する。勿
論、素子が,PQ,一本の線だけであると、電荷の移動
の結果は、電子一個の出入であり、検出には非常な精度
が必要になるが、上記の羊羹片状のα位相の超構造を適
切に配置する事により、一次元的に多数個、更に二次元
的に多数個の配置を構成する事が可能である。一つの素
子に必要な垂直断面の最小単位長は、数十Å以下と言っ
たナノ領域の長さであるから、例えば1列に10個並べ
ても数百Åであり、更に其の列を2次元的に10列平行
させた時、100個の要素単位(従って100個の電子
が一つの記録素子から、出入する。)からなる記録素子
が、数百Å四方の面積に一つづつ作られる事に成る。此
の集積度は、前記の半導体集積回路や、磁気ディスクに
比し、遥かに高く、従って、大容量で、且つ不揮発性の
記録素子が作成出来る可能性が開けたと判断される。
For the reading of 0 and 1, the difficulty of the response accompanying the application of the electric field and the resulting current value and electric quantity value can be used. This will be described later in detail with reference to FIG. Of course, if the element is only PQ and one line, the result of the movement of the charge is one electron coming and going, and the detection requires extremely high accuracy. By appropriately arranging the superstructures, a large number of one-dimensional arrangements and a large number of two-dimensional arrangements can be formed. The minimum unit length of the vertical cross-section required for one element is the length of the nano region of several tens of mm or less. For example, even if ten elements are arranged in one line, it is several hundreds of mm. When ten rows are dimensionally parallelized, recording elements composed of 100 element units (thus, 100 electrons enter and exit from one recording element) are formed one by one in an area of several hundred squares. It becomes a thing. This degree of integration is much higher than that of the above-mentioned semiconductor integrated circuit or magnetic disk, and thus it is judged that the possibility of producing a large-capacity and nonvolatile recording element has been opened.

【0036】なお、此の電子群の移動は、強誘電性の変
化と密接に関係して居るが、電極を通じて、電子の流れ
が存在する限り、強誘電性とは区別される。併し、も
し、結晶組織内で、電子の結晶外への出入が無く、或る
領域内部で此の変化が起これば、それは強誘電性と極め
て類似する。事実、Fe3O4の低温相は、強誘電性の性格
を伴う事が、実験的に知られて居る。従って、本発明の
構想は、強誘電性とは密接に関係して居る。なお強誘電
性の物質素片が、その極性の正負に依って、0と1を記
録する事が出来る事は公知の事実である。
Note that this movement of the electron group is closely related to the change in ferroelectricity, but is distinguished from ferroelectricity as long as there is a flow of electrons through the electrodes. However, if electrons do not enter and exit the crystal within the crystal structure and this change occurs within a region, it is very similar to ferroelectricity. In fact, it is experimentally known that the low-temperature phase of Fe 3 O 4 has a ferroelectric property. Therefore, the concept of the present invention is closely related to ferroelectricity. It is a known fact that a ferroelectric substance piece can record 0 and 1 depending on the polarity of the polarity.

【0037】電場の印加方法は種々の形態が考えられ
る。例えば、最も簡単な方法は、図3(a)に示す様
に、図1の超構造体の、右側のbc面を上面とする素子
本体11の、上面及び下面に金、銀、銅、ニッケル、ア
ルミ等の導体12及び13を多数の平行な帯状に作成
し、上面をc軸方向に、下面をb軸方向に作成して、上
下の一本づつに正負の電圧を印加すれば、その一致点の
素子に電場が集中する。
Various methods are conceivable for applying the electric field. For example, as shown in FIG. 3A, the simplest method is to use gold, silver, copper, nickel on the upper and lower surfaces of the element body 11 having the right side bc surface as the upper surface of the superstructure of FIG. If conductors 12 and 13 made of aluminum or the like are formed in a number of parallel strips, the upper surface is formed in the c-axis direction, the lower surface is formed in the b-axis direction, and a positive and negative voltage is applied to each of the upper and lower ones. The electric field concentrates on the element at the coincident point.

【0038】電圧パルスの印加による書き込み、非破壊
読み出し、消去等の方法は、色々考えられるが、簡単な
一例を図4に示す。図4(a)は、図2の状況を簡単な
ポテンシャル曲線によって表示したものである。アンダ
ーソンのクーロン相互作用は、この図では、電子が一つ
おきに入る事を強制される事を意味して居る。図4
(b)には、読み出しの為の検出パルス電圧と、対応す
る電流シグナル、更に、そのシグナルに応じて、回復パ
ルス電圧が加えられる状況を示す。検出パルスに対応し
て、電流パルス信号が観測され、その観測パルスに応じ
て、読み出しが、行われると共に、非破壊読み出しを維
持する為、回復電圧パルスが、読み出し内容に応じて、
直ちに印加される。此等の電圧パルスを扱う電子回路の
一部は、集積素子の近傍に置かれるが、全集積素子に対
して、一個あれば十分であるから、実施に問題は無い。
Various methods such as writing, nondestructive reading, and erasing by applying a voltage pulse can be considered, and a simple example is shown in FIG. FIG. 4A shows the situation of FIG. 2 using a simple potential curve. Anderson's Coulomb interaction in this figure means that electrons are forced to enter every other. FIG.
(B) shows a detection pulse voltage for reading, a corresponding current signal, and a situation in which a recovery pulse voltage is applied according to the signal. In response to the detection pulse, a current pulse signal is observed, reading is performed according to the observed pulse, and a non-destructive read is maintained.
Applied immediately. A part of the electronic circuit handling these voltage pulses is placed near the integrated device, but there is no problem in implementation since one is sufficient for all the integrated devices.

【0039】読み出し信号パルス(検出パルス、Detect
Pulse)(列)、応答パルス(Response Pulse)
(列)、回復パルス(Recovery Pulse)(列)、消去パ
ルス(Erase Pulse)(列)は、すべて、実験的に決定
されるもので、最も安定な動作を行うものに決定され
る。しかし、ここでは原理的な説明を行う。その動作の
一例として、図4(b)に準拠して説明する。読み出し
信号パルスは、電圧値の異なる二つのパルス列21,2
2で、最初にV、次に2Vが印加される。
Read signal pulse (detection pulse, Detect
Pulse) (column), Response Pulse
The (column), the recovery pulse (column), and the erase pulse (Erase Pulse) (column) are all experimentally determined, and are determined to perform the most stable operation. However, a principle explanation will be given here. An example of the operation will be described with reference to FIG. The read signal pulse is composed of two pulse trains 21 and 2 having different voltage values.
2, first V 0, then 2V 0 is applied.

【0040】応答電流パルスは、[A]の場合には、深
い安定位置に在るから、Vのパルスでは応答せず、2V
のパルスで応答し、その応答電流シグナル・パルス2
3が観測され、状態は[A]から[B]に移行する。読
み出しパルスの高さや、パルス巾等の詳細は、電子群
が、次の[A]位置にオーバー・シュートしない様に調
整されて居る。オーバー・シュートすると電流量が倍に
なるから、そのシグナルも回復(Recovery)に利用出来
る。その後、Vの回復パルス24に依って、[B]→
[A]への回復が進行し、非破壊読み出しが終了する。
[B]の場合には、電圧パルス21で、信号電流25が
発生し、状態は[B]→[A]に移行し、更に、電圧パ
ルス22にも応答して応答パルス26を与えて、[A]
→[B]に回復する。
The response current pulses in the case of [A], since there deep stable position, it does not respond with a pulse of V 0, 2V
Responds with a pulse of 0 and its response current signal pulse 2
3 is observed, and the state shifts from [A] to [B]. Details such as the read pulse height and pulse width are adjusted so that the electron group does not overshoot to the next [A] position. Overshoot doubles the current, so the signal can be used for recovery. Then, depending on the recovery pulse 24 of V 0, [B] →
Recovery to [A] progresses, and nondestructive reading ends.
In the case of [B], a signal current 25 is generated by the voltage pulse 21, the state shifts from [B] to [A], and a response pulse 26 is given in response to the voltage pulse 22, [A]
→ Recover to [B].

【0041】消去パルス(Erase Pulse)は、すべてを
[A]状態に持って来るもので、単純なVのパルス2
7で、総ての[B]状態は[A]状態に移行する。
[0041] erase pulse (Erase Pulse) are all intended to bring to the [A] state, a simple V 0 pulse 2
At 7, all [B] states transition to [A] states.

【0042】なお、此処に発見された原理、直線上にFe
3+イオンとFe2+イオンが交互に配列し、且つ、其の
位置を一単位だけ移動させた場合の周囲の電子構造の状
況が異なれば、電場の印加により電子群の移動を誘導出
来ると共に、その[A]と[B]の状態に0と1を配置させ
て、記録素子として利用出来るという原理は、非常に一
般的なものであって、その見地で〔外2〕の超構造自身
を検証すると、スピネルの結晶軸の指標で、特定の[0,
1, 1]方向に、同様な直線上の交互配置が存在し、且
つそれ以外の<0, 1, 1>方向には其の状況は無い。従
って、〔外2〕の単純超構造自身をも、本発明の、移動
可能な電子群を保持する集合固体として利用する可能性
がある。
It should be noted that the principle discovered here, Fe
If the 3+ ions and the Fe 2+ ions are alternately arranged and the position of the surrounding electronic structure is different when the position is moved by one unit, the movement of the group of electrons can be induced by applying an electric field, The principle that 0 and 1 are arranged in the states of [A] and [B] and can be used as a recording element is a very general principle. Then, by the index of the crystal axis of spinel, a specific [0,
In the [1, 1] direction, there is a similar alternate arrangement on a straight line, and there is no such situation in the other <0, 1, 1> directions. Therefore, there is also a possibility that the simple superstructure itself [2] may be used as an aggregated solid holding a movable group of electrons according to the present invention.

【0043】勿論此の場合には、超構造の結晶の全体が
素子に成る可能性があるから、素子としての選別は、電
場を印加する導体の構成方法に従って行うなどの工夫が
必要に成る。例えば、図3(b)は、超構造体の素子本
体11の、上面及び下面に金、銀、銅、ニッケル、アル
ミ等の導体14及び15を多数の平行な帯状に作成する
場合に、上、下面を上記の特定の[0, 1, 1]方向に垂
直に成る様に作成し、且つ上下の導体の交差個所に面積
の大きな部分を形成して、電場の印加を効率的に行える
様に工夫して居る。
Of course, in this case, since the whole of the superstructure crystal may become an element, it is necessary to devise a method of selecting the element according to a method of forming a conductor to which an electric field is applied. For example, FIG. 3B shows a case where conductors 14 and 15 made of gold, silver, copper, nickel, aluminum or the like are formed on the upper and lower surfaces of the element body 11 of the superstructure in a number of parallel strips. The lower surface is formed so as to be perpendicular to the specific [0, 1, 1] direction, and a large area is formed at the intersection of the upper and lower conductors so that the electric field can be applied efficiently. It is devised in.

【0044】又、自然状態では、α−γの混合超構造に
なる可能性が高いから、下地結晶等を使って、望ましい
複合構造に成る様、固体内部の電子配置の問題ではある
が、エビタキシヤル成長と類似の方法で、望ましい方向
に超構造の成長を促す等の工夫が必要に成るであろう。
因みに、α−γ境界面では此の直線性は崩れるが、折れ
線では在るが、電場により駆動可能な最短路(一つのFe
(+)イオンを介する.)で、連続する。此の点は、後程
補足する。
Further, in the natural state, it is highly possible to form a mixed superstructure of α-γ. Therefore, although it is a problem of the electron arrangement inside the solid so as to form a desirable composite structure using a base crystal, etc. In a manner similar to growth, some contrivance may be required, such as to encourage the growth of the superstructure in the desired direction.
By the way, the linearity is broken at the α-γ boundary surface, but it is a broken line, but the shortest path that can be driven by the electric field (one Fe
Via the (+) ion. ) And continue. This point will be supplemented later.

【0045】此等の場合、結晶全体が、強誘電性のイオ
ン・シフトを行う事も十分に考慮される。スピネル構造
は8a位置のイオン(ここではFe3+イオン)が、O2-
オンで四面体的に囲まれて居り、中心は立方対称である
が、不安定平衡に近く、四面体が変形して立方対称が崩
れ、強誘電性に協力的なイオン・シフトを行う可能性が
高い。記録の読み出し等に、こうして発生する強誘電性
を利用する事も又、本発明の範囲内である。総ては、実
験結果に依存して居るが、明確に多数個のFe イオン
とFe2+イオンの変換が行われて居るかどうかの決定が
困難であっても、素子として動作し、その可能性が十分
であれば、本発明の請求範囲内である事を明記する。
In these cases, it is fully considered that the entire crystal undergoes ferroelectric ion shift. In the spinel structure, the ion at position 8a (Fe 3+ ion in this case) is tetrahedrally surrounded by O 2− ions, and the center is cubic symmetric, but it is close to unstable equilibrium and the tetrahedron is deformed. Cubic symmetry is broken, and it is highly possible to perform ion shift cooperative with ferroelectricity. It is also within the scope of the present invention to utilize the ferroelectricity thus generated for reading a record or the like. All is there, depending on the experimental results, even clearly plurality of Fe 3 + ions and Fe 2+ determining whether conversion is present being performed ions difficult, operates as an element, the If the possibilities are sufficient, it is specified that they are within the scope of the present invention.

【0046】又、こうした際に、Fe2+イオンの3d電子
の軌道状態に変化が必ず発生して居ると予想されるが、
その詳細も又、検出困難であり、その詳細の如何に拘わ
らず、本発明の原理に準拠して作成された記録素子が、
その必要な動作を維持する限り、本発明の範疇内の素子
である事を明記する。
In such a case, it is expected that the orbital state of the 3d electron of the Fe 2+ ion always changes.
The details are also difficult to detect, and regardless of the details, a recording element made in accordance with the principles of the present invention,
It is specified that the device is within the scope of the present invention as long as the necessary operation is maintained.

【0047】マグネタイトの場合であれば、125 K以下
の低温で使用せねばならない。しかし、此処で発見され
た原理は、価数の異なる同種イオンを含む遷移金属化合
物に一般的に適用が可能である。従って、適切な化合物
と異位相超構造群の作成方法を適切に選ぶ事により、常
温で作動する素子が作成される可能性は十分である。理
由は、125 Kと300 Kは、桁数で異なる温度では無いか
らである。Sc, Ti, V,Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu等の3dの
遷移金属元素の他、Ce, Sm, Eu, Ybなどの4fの希土類金
属元素や、4d, 5dの遷移金属元素、更に、此等の組み合
わせも可能性を持つものである。
In the case of magnetite, it must be used at a low temperature of 125 K or less. However, the principles discovered here are generally applicable to transition metal compounds containing the same type of ion with different valences. Therefore, by appropriately selecting an appropriate compound and a method of forming the heteromorphic superstructure group, there is a sufficient possibility that an element that operates at room temperature will be formed. The reason is that 125 K and 300 K are not orders of magnitude different temperatures. In addition to 3d transition metal elements such as Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, and Cu, 4f rare earth metal elements such as Ce, Sm, Eu, and Yb, and 4d and 5d transition metal elements Furthermore, these combinations are also possible.

【0048】同一の原理が、個数の異なる、同種でない
イオンに関して作動する可能性がある。例えば、Fe(+)
とMn(+)を含む酸化物で、
The same principle can work for different numbers of dissimilar ions. For example, Fe (+)
And oxides containing Mn (+)

【外4】 の形式で、本原理が有効な電子移動素子を形成する可能
性がある。此等も又、その詳細の如何に拘わらず、本発
明の原理に準拠して作成された記憶素子が、その必要な
動作を維持する限り、本発明の範疇内の素子である。
[Outside 4] In this manner, there is a possibility that the present principle may form an effective electron transfer device. Again, regardless of their details, storage elements made in accordance with the principles of the present invention are within the scope of the present invention as long as they maintain their required operation.

【0049】加えて,同一の原理は、遷移金属化合物に
限定されず、有機分子群のような固体でも、多数個の電
子、若しくは/及び、陽子やイオン、更に、荷電基が、
電場の印加により同時に、数珠繋ぎ的に移動する固体が
存在すれば、適用出来ると考えられる。多数個の電子の
制限は、基本理論で説明した様に、熱擾乱に耐えねば成
らない問題と、電場印加の技術的可能性、更に電極面へ
の析出効果に依る劣化等の耐久性、加えて、検出方法の
実現性等の観点から、行われたものであるが、此等の問
題点を何らかの方法に依って克服すれば、利用出来ると
予想される。
In addition, the same principle is not limited to transition metal compounds. Even in a solid such as an organic molecule group, a large number of electrons or / and protons and ions, and furthermore, charged groups are
It is considered that the present invention can be applied if there is a solid that moves in a daisy chain at the same time when an electric field is applied. As explained in the basic theory, the limitation of a large number of electrons is due to the problem of having to withstand thermal disturbance, the technical possibility of applying an electric field, and the durability such as deterioration due to the deposition effect on the electrode surface. Thus, this method has been performed from the viewpoint of the feasibility of the detection method and the like. However, if these problems can be overcome by any method, it is expected that the method can be used.

【0050】なお、上記の本発明の記述では、電子の移
動が、特定の直線を形成しているスピネル型結晶の16d
格子点上に限られる様に記述したが、此の記述自体は、
統合大系物理学(GUFP)の観点の下で、許されるけれど
も、実際の電子、若しくは/及び、イオンの移動は、固
体内で、総ての電子、若しくは/及び、イオンが関係し
て、総合的、協力的に行われるのが通常である。その
際、パウリの原理により、電子、若しくは/及び、イオ
ンの全波動関数は、相互に完全に相関し、電子、若しく
は/及び、イオンを一つづつ取り出すことは出来ない。
従って、上記の説明は、記述の便宜上のものであって、
結果としては、0,1に対応する電子、若しくは/及
び、イオンの安定もしくは準安定状態、A,Bが存在
し、その間の遷移と検出が、印加電場及び電流若しくは
電気量パルス、若しくはパルス列、によって確実に行わ
れるという事実だけが物理的に意義が在る事に成る。そ
の際のパルスの大きさや形状、その際の応答の状況、可
逆性などの詳細は、実験的に決められなければ成らない
ものである。
In the above description of the present invention, the movement of the electrons is caused by the 16d of the spinel type crystal forming a specific straight line.
Although described as being limited to grid points, this description itself is
From the point of view of Integrated Mass Physics (GUFP), although allowed, the actual electron or / and ion transfer is within the solid, with all electrons or / and ions involved, It is usually done comprehensively and cooperatively. At that time, due to Pauli's principle, the total wave functions of the electrons and / or ions are completely correlated with each other, and it is not possible to extract the electrons or / and ions one by one.
Therefore, the above description is for convenience of description,
As a result, there is a stable or metastable state of the electrons and / or ions corresponding to 0 and 1 and / or ions, A and B, and the transition and detection between them is performed by applying an applied electric field and a current or an electric quantity pulse or a pulse train. Only the fact that this is done reliably has physical significance. The details such as the size and shape of the pulse at that time, the state of the response at that time, and the reversibility must be experimentally determined.

【0051】更に、FeOで強調された直線上の交互
配置は、必ずしも必要ではなく、曲線的でも交互配置で
あり、且つ、電場で駆動出来れば、十分である。その
上、その配置の状況が、明確で無くても、上記の役割を
果たすのに十分な安定性のある素子が、実験的に作成出
来れば、それで、十分である。発明者のGUFP物理学に依
れば、固体内の電子、若しくは/及び、イオン間の相関
は非常に緊密で、交互配列の曲線が、迂回路を含んで居
ても、其の配置の変換は、瞬時に行われると予想され
る。其の理由は、電子、若しくは/及び、イオン保持体
としての集合固体が、それ自身、無数の電子、若しくは
/及び、イオン群の海の様な存在である事による。
Further, the alternating arrangement on the straight line emphasized with Fe 3 O 4 is not always necessary, and it is sufficient if the arrangement is alternate even in a curved line and can be driven by an electric field. Moreover, even if the layout situation is not clear, it would suffice if a device with sufficient stability to fulfill the above role could be created experimentally. According to the inventor's GUFP physics, the correlation between electrons and / or ions in a solid is very tight, and even if the alternating curves include detours, the transformation of their configuration Is expected to be instantaneous. The reason for this is that the aggregated solids as electrons or / and ion carriers are themselves like seas of countless electrons or / and ions.

【0052】なおこの間題は、その集合固体の化学的・
物理的(デイスロケーション等)純度の問題と関係す
る。一つの記録素子に関係する電子、若しくは/及び、
イオンの個数が、十分大きい場合には、多少の欠陥は許
容される。併し、10個と言った場合には、勿論許容出
来ない。此の純度の問題は、他の電子素子と同様に、こ
の記録素子の工業的発展と共に、その要望と相関して解
決されて行くものと判断されるのである。従って、他の
工業製品と同様、その値段等と相関して、実用的に解決
され、発展すると期待される。最終目標として、占拠面
積の単位長が、ナノメートル(10−9 m=10Å)の素
子の可能性を含める以上、究極的には、完全な純度が要
求される可能性がある。
It is to be noted that this problem is due to the chemical
Relevant for physical (dislocation, etc.) purity issues. Electrons related to one recording element, and / or
When the number of ions is sufficiently large, some defects are allowed. However, if it is said that there are ten, of course, it is unacceptable. This problem of purity, like other electronic elements, is judged to be solved in association with the demand with the industrial development of this recording element. Therefore, like other industrial products, they are expected to be practically solved and developed in correlation with their prices and the like. The ultimate goal may be that ultimately complete purity is required, as long as the unit length of the occupied area includes the potential for devices with nanometers (10 −9 m = 10 °).

【0053】動作温度に関しては、電子相転移を利用す
る場合等、低温領域を動作温度とする素子の発生は当然
で、又、電子的記録素子の実用性を定める重要因子は熱
ノイズであるから、其の点からも低温が必要と成る場合
が当然予想される。勿論、逆に、高温が最適温度に成る
場合も予想される。此等の場合、インター・ネットのプ
ロバイダー等では、液体空気温度は勿論の事、ヘリウム
温度等の低温保持が要求される記録素子の利用も、格別
に困難な事では無いと判断する。
Regarding the operating temperature, it is natural that an element having an operating temperature in a low temperature region occurs when electronic phase transition is used, and thermal noise is an important factor that determines the practicability of an electronic recording element. From this point, it is naturally expected that a low temperature is required. Of course, on the contrary, a case where the high temperature becomes the optimum temperature is expected. In these cases, Internet providers and the like judge that not only the use of the recording element required to maintain the low temperature such as the helium temperature but also the liquid air temperature is not particularly difficult.

【0054】なお、FeO等、強磁性体が関係する
と、磁場や電場(パルスの繰り返しが実際的に成る.)
更に圧力、張力等の印加が、素子の作成時や、動作時
に、その条件の適正化に必要な場合がある。FeO
場合、低温超構造の(a, b, c)軸の決定に、磁場や歪み
が有効である事は周知の事実である。又、強誘電性が発
生する場合があり、その磁場や電場による制御も必要に
成る可能性が指摘される。
When a ferromagnetic material such as Fe 3 O 4 is involved, a magnetic field or an electric field (pulse repetition becomes practical).
Further, application of pressure, tension, or the like may be necessary in order to optimize the conditions at the time of element creation or operation. It is a well-known fact that in the case of Fe 3 O 4 , the magnetic field and strain are effective in determining the (a, b, c) axis of the low-temperature superstructure. In addition, it is pointed out that ferroelectricity may be generated, and control by a magnetic field or an electric field may be required.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 (a)は、マグネタイト、FeOの低温電
子変態後の超構造の内部に、微視的に、不可避的 に出
現すると予想される異位相超構造のα−γ複合組織を示
し、(b)は、人工的に、γ相の中にα相を規則的に、
羊羹片状に挿入した場合の予想構造を示すものである。
PQが本発明の原始概念を産んだ境界線である。
FIG. 1 (a) is an α-γ composite of a heterophase superstructure that is expected to appear microscopically and inevitably within the superstructure of magnetite and Fe 3 O 4 after low-temperature electronic transformation. (B) Artificially, the α phase is regularly arranged in the γ phase,
It shows the expected structure when inserted in the form of yokan flakes.
PQ is the boundary line that gave birth to the primitive concept of the present invention.

【図2】 (a),(b)は、γ相の中に、α相が、羊
羹片状に挿入されて、図1のPQ線を構成した場合に実
現する、Fe3+イオンとFe2+イオンが交互に配置する
特別な境界線の、可能な二つの構造[A]:0、
[B]:1を示すものである。
FIGS. 2 (a) and (b) show Fe 3+ ions and Fe 2+ realized when the α phase is inserted in the form of yokan in the γ phase to form the PQ line of FIG. 1. Two possible structures [A]: 0, with special boundaries where the ions alternate.
[B]: 1 is shown.

【図3】 (a),(b)は、本発明の記録素子におけ
る電場の印加方法の二つの例を示すものである。
FIGS. 3A and 3B show two examples of a method of applying an electric field in the recording element of the present invention.

【図4】 (a)は、本発明の記録素子における予想さ
れる電子群の、0と1に対応するエネルギー状況の、簡
単なポテンシャル表示を示し、(b)は、その状況を検
出する、単純な検出電圧パルスによる、応答電流パルス
と、その非破壊検出状況の簡単な一例を示すものであ
る。
FIG. 4 (a) shows a simple potential display of the energy situation corresponding to 0 and 1 of the expected electron group in the recording element of the present invention, and FIG. 4 (b) detects the situation; FIG. 6 shows a simple example of a response current pulse by a simple detection voltage pulse and a non-destructive detection state thereof.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 超構造素子本体 12〜15 導体 21〜27 電圧/電流、或いは、電気量パルス 11 Superstructure element main body 12-15 Conductor 21-27 Voltage / current or electric quantity pulse

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 原子、イオン、若しくは/及び、分子の
集合固体を保持体とし、その内部に移動可能な4個以上
の電子を持ち、その電子群の協力的な位置移動が電場に
依って可能であり、結果として、電子群を含む集合固体
の状態が、制御可能な二つの異なる安定分布位置,0,
1,を持つ事により超高速の記録動作を行う事を特徴と
する記録素子。
1. A carrier comprising an aggregate of atoms, ions, and / or molecules having four or more movable electrons therein, and the cooperative movement of the group of electrons depends on an electric field. Is possible, and as a result, the state of the collective solid including the electron group can be controlled in two different stable distribution positions, 0,
1. A printing element characterized in that a super-high-speed printing operation is performed by having 1.
【請求項2】 前記集合固体として、遷移金属化合物を
使用した事を特徴とする請求項1に記載の記録素子。
2. The recording element according to claim 1, wherein a transition metal compound is used as the aggregated solid.
【請求項3】 前記集合固体として、遷移金属酸化物を
使用した事を特徴とする請求項1に記載の記録素子。
3. The recording element according to claim 1, wherein a transition metal oxide is used as the aggregated solid.
【請求項4】 適切な電子群を持つ構造を得るために、
電子相転移が関係する異位相の複数個の超構造を構成単
位として、適切な複合構造を作成した事を特徴とする請
求項2または3に記載の記録素子。
4. To obtain a structure having an appropriate electron group,
4. The recording element according to claim 2, wherein an appropriate composite structure is created using a plurality of superstructures having different phases related to an electronic phase transition as constituent units.
【請求項5】 前記集合固体として、マグネタイト、Fe
3O4、を使用し、125K以下の低温で使用する事を特徴と
する請求項4に記載の記録素子。
5. The method according to claim 1, wherein the aggregated solid is magnetite, Fe
5. The recording element according to claim 4 , wherein 3 O 4 is used at a low temperature of 125 K or less.
【請求項6】 液体ヘリウム温度及びそれ以下を含む低
温、もしくは常温以上の高温に、保持して使用する事を
特徴とする請求項1〜5の何れかに記載の記録素子。
6. The recording element according to claim 1, wherein the recording element is used while being kept at a low temperature including a liquid helium temperature and below, or at a high temperature above ordinary temperature.
【請求項7】 移動可能な4個以上の電子の代わりに、
移動可能な4個以上の陽子、イオン、若しくは、分子性
の荷電粒子を用いた事を特徴とする請求項1〜6の何れ
かに記載の記録素子。
7. Instead of four or more movable electrons,
The recording element according to claim 1, wherein four or more movable protons, ions, or molecular charged particles are used.
【請求項8】 原子、イオン、若しくは/及び、分子の
集合固体を保持体とし、その内部に移動可能な4個以上
の電子を持ち、その電子群の協力的な位置移動が電場に
依って可能であり、結果として、電子群を含む集合固体
の状態が、制御可能な二つの異なる安定分布位置,0,
1,を持つ事により超高速の記録動作を行う記録素子の
前記集合固体の製作工程時に、磁場、電場、若しくは/
及び、圧力・張力(等方及び異方、超音波利用を含む)
を印加して、適切な条件を得ることを特徴とする記録素
子の製作方法。
8. A solid body composed of atoms, ions, and / or molecules, which has four or more movable electrons therein, and whose cooperative movement of the group of electrons depends on an electric field. Is possible, and as a result, the state of the collective solid including the electron group can be controlled in two different stable distribution positions, 0,
1, a magnetic field, an electric field, and / or
And pressure and tension (including isotropic and anisotropic, using ultrasonic)
To obtain appropriate conditions.
【請求項9】 原子、イオン、若しくは/及び、分子の
集合固体を保持体とし、その内部に移動可能な4個以上
の電子を持ち、その電子群の協力的な位置移動が電場に
依って可能であり、結果として、電子群を含む集合固体
の状態が、制御可能な二つの異なる安定分布位置,0,
1,を持つ事により超高速の記録動作を行う記録素子で
あって、適切な電子群を持つ構造を得るために、電子相
転移が関係する異位相の複数個の超構造を構成単位とし
て、適切な複合構造を作成した記録素子を製作するに当
たり、下地結晶を使用し、その上に素子材料を成長させ
ることを特徴とする記録素子の製作方法。
9. An aggregate of atoms, ions, and / or molecules is used as a holding body, which has four or more movable electrons therein, and the cooperative movement of the electrons depends on an electric field. Is possible, and as a result, the state of the collective solid including the electron group can be controlled in two different stable distribution positions, 0,
This is a recording element that performs ultra-high-speed recording operation by having 1, and in order to obtain a structure with an appropriate group of electrons, a plurality of superstructures with different phases related to electronic phase transition are used as constituent units A method of manufacturing a recording element, comprising: using a base crystal for growing an element material thereon when producing a recording element having an appropriate composite structure.
【請求項10】 原子、イオン、若しくは/及び、分子
の集合固体を保持体とし、その内部に移動可能な4個以
上の電子を持ち、その電子群の協力的な位置移動が電場
に依って可能であり、結果として、電子群を含む集合固
体の状態が、制御可能な二つの異なる安定分布位置,
0,1,を持つ事により超高速の記録動作を行う記録素
子の動作時に、磁場、電場、若しくは/及び、圧力・張
力(等方及び異方、超音波利用を含む)を印加して、適
切な条件を得ることを特徴とする記録素子の動作方法。
10. An aggregate of atoms, ions, and / or molecules is used as a holding body, which has four or more movable electrons therein, and the cooperative movement of the group of electrons depends on an electric field. It is possible, and as a result, the state of the collective solid including the electron group can be controlled by two different stable distribution positions,
In the operation of the recording element which performs an ultra-high-speed recording operation by having 0, 1, a magnetic field, an electric field, or / and a pressure / tensile force (including isotropic and anisotropic, using ultrasonic waves) are applied. An operation method of a recording element, wherein an appropriate condition is obtained.
【請求項11】 原子、イオン、若しくは/及び、分子
の集合固体を保持体とし、その内部に移動可能な4個以
上の電子を持ち、その電子群の協力的な位置移動が電場
に依って可能であり、結果として、電子群を含む集合固
体の状態が、制御可能な二つの異なる安定分布位置,
0,1,を持つ事により超高速の記録動作を行う記録素
子を多数個集積し、電場を選択的に印加出来ると共に、
電場パルスの印加と、電子群の位置移動が、そのパルス
により起こる場合と起こらない場合を、電流、電気量、
若しくは電圧パルス信号として検知し、其の検知に対応
する応答信号パルスを、電圧、電流、或いは、電気量パ
ルスとして印加する事に依り、記録、読み出し、消去等
が行える様、適切な信号検知及び、発信の為の電子回路
を保持したことを特徴とする高速高密度記録装置。
11. A solid body composed of atoms, ions, and / or molecules as a support, having four or more movable electrons therein, and the cooperative movement of the group of electrons depending on an electric field. It is possible, and as a result, the state of the collective solid including the electron group can be controlled by two different stable distribution positions,
By having 0, 1, a large number of recording elements that perform an ultra-high-speed recording operation can be integrated, and an electric field can be selectively applied.
When the application of an electric field pulse and the movement of the position of an electron group occur with and without the pulse, the current, electric quantity,
Or, it is detected as a voltage pulse signal, and a response signal pulse corresponding to the detection is applied as a voltage, current, or electric quantity pulse, so that recording, reading, erasing, etc. can be performed, so that appropriate signal detection and And a high-speed, high-density recording apparatus characterized by holding an electronic circuit for transmission.
【請求項12】 極低温を使用して、移動可能な電子、
陽子、イオン、若しくは、分子成の荷電粒子数を4個以
上10個以下に減少させて、集積度と信頼度を向上させ
た請求項11に記載の高速高密度記録装置。
12. Use of cryogenics to move electrons,
12. The high-speed and high-density recording apparatus according to claim 11, wherein the number of charged particles of protons, ions, or molecular components is reduced to 4 or more and 10 or less to improve the degree of integration and reliability.
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