JP2003196893A - 原子分解能記憶メモリデバイスのための補助エネルギー源 - Google Patents
原子分解能記憶メモリデバイスのための補助エネルギー源Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】記憶媒体に対して書込み及び読出しを行うこと
ができるが、放出器を通して高電力密度のビームを送る
必要のない装置と方法を実現すること。 【解決手段】超高密度テ゛ータ記憶テ゛ハ゛イスは、局所的な一次
エネルキ゛ー源(120)でもって書込まれ及び読出されるナノスケール
の記憶領域(130,140)を含む。記憶領域(130,140)に対す
る書込みは、エネルキ゛ーの少ない局所的な二次エネルキ゛ー源(50,
60,70)によって記憶領域に追加のエネルキ゛ーを供給すること
により、実行され得る。テ゛ータを格納及び読出すために、
超高密度テ゛ータ記憶テ゛ハ゛イスを用いる方法も開示される。
ができるが、放出器を通して高電力密度のビームを送る
必要のない装置と方法を実現すること。 【解決手段】超高密度テ゛ータ記憶テ゛ハ゛イスは、局所的な一次
エネルキ゛ー源(120)でもって書込まれ及び読出されるナノスケール
の記憶領域(130,140)を含む。記憶領域(130,140)に対す
る書込みは、エネルキ゛ーの少ない局所的な二次エネルキ゛ー源(50,
60,70)によって記憶領域に追加のエネルキ゛ーを供給すること
により、実行され得る。テ゛ータを格納及び読出すために、
超高密度テ゛ータ記憶テ゛ハ゛イスを用いる方法も開示される。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】関連特許出願本特許出願は、２０００年１
２月１日出願の「AFM VERSION OF DIODE- AND CATHODOC
ONDUCTIVITY- AND CATHODOLUMINESCENCE- BASED DATA S
TORAGE MEDIA」というタイトルのGary Gibsonによる米
国特許出願第０９／７２６，６２１号、２００１年２月
１５日出願の「METHODS FOR CUNDUCTING CURRENT BETWE
EN A SCANNED-PROBE AND STORAGE MEDIUM」というタイ
トルのGary Gibsonによる米国特許出願第０９／７８
３，００８号および同時出願の「CURRENT DIVIDER-BASE
D STORAGE MEDIUM」というタイトルのGary Gibsonによ
る米国特許出願に関連する。 【０００２】 【発明の属する技術分野】本発明はナノメートル寸法の
データ記憶領域に対して、データを格納し、読出し、書
き込むことができるデータ記憶デバイスに関する。 【０００３】 【従来の技術】近年、超高密度データ記憶デバイスを動
作させるために有用な代替の超高密度データ記憶デバイ
スおよび技術が開発されている。これらのデバイスおよ
び技術は、ナノメートルスケールの記憶領域内にデータ
ビットを格納し、従来のデータ記憶デバイスよりも優れ
た利点を有する。これらの利点の中には、データビット
へのアクセスが速いこと、ビット当たりのコストが低い
こと、より小型の電子装置の製造を可能にすることがあ
る。 【０００４】図１は、記憶媒体４０を含む関連技術によ
る超高密度データ記憶デバイスの構成を示す。その記憶
媒体４０は多数の記憶領域（記憶媒体４０上の正方形と
して示される）に分離され、それぞれが１データビット
を格納することができる。２つのタイプの記憶領域、す
なわち変更されていない領域１４０（それは典型的には
値「０」を表すデータビットを格納する）と、変更され
た領域１３０（それは典型的には値「１」を表すデータ
ビットを格納する）とが図１に示される。任意の２つの
記憶領域間の典型的な周期性は、１〜１００ｎｍの範囲
に及ぶ。 【０００５】また、図１は、記憶媒体４０上に配置され
る放出器（emitter）３５０と、放出器３５０と記憶媒
体４０との間にある隙間とを概念的に示す。放出器３５
０は電子ビームを放出することができ、数百あるいは数
千もの放出器３５０を並列構成で保持することができる
可動式の放出器アレイ支持体３６０（「マイクロムー
バ」としても知られる）上に配列される。放出器アレイ
支持体３６０は、放出器アレイ支持体３６０の上側表面
上の配線によって概念的に示されるように、各放出器３
５０への電気的接続を提供する。 【０００６】放出器アレイ支持体３６０は、記憶媒体４
０に対して放出器３５０を移動させることができる。こ
れにより、各放出器３５０は記憶媒体４０上の多数の記
憶領域にわたって走査されることが可能になる。記憶媒
体４０は、放出器アレイ支持体３６０に対して記憶媒体
４０を移動させるプラットフォーム上に配置されること
もできる。プラットフォームは、静電的に、磁気的にま
たは圧電気を利用することにより駆動され得る。記憶媒
体４０に対する放出器アレイ支持体３６０間の移動範囲
に応じて、各放出器３５０は、数万または数百万ものデ
ータ記憶領域のデータビットにアクセスすることができ
る。 【０００７】上述の超高密度データ記憶デバイスのいく
つかの特定の実施形態が、Gibson等による特許文献１に
開示されており、その内容は参照により、その全てが本
明細書に組み込まれる。特許文献１に開示されるデバイ
スは、図１に示される記憶媒体４０と、変更された領域
１３０と、変更されていない領域１４０と、放出器３５
０と、放出器アレイ支持体３６０とを含む。 【０００８】特許文献１による記憶媒体４０は、いくつ
かの形態で実施され得る。たとえば、記憶媒体４０は、
ｐ−ｎ接合またはショットキー障壁のようなダイオード
に基づくことができる。さらに、記憶媒体４０は、フォ
トダイオードと、酸化亜鉛のような蛍光体層（ライトワ
ンスデバイスの場合）または相変化に基づいて陰極ルミ
ネセンスの検出可能な変化を示す相変化層（書換え可能
デバイスの場合）との組み合わせを含むことができる。
フォトダイオード構成は、記憶媒体４０の陰極ルミネセ
ンスの変化をモニタすることにより、書き込まれたビッ
トの状態を検出する。また、記憶媒体４０は、放出器３
５０から放出される電子を加速または減速するために、
放出器３５０とは異なる電位に保持され得る。 【０００９】特許文献１に開示される放出器３５０は、
電子放出電界放出器であり、半導体微細加工技術によっ
て形成され、非常に細い電子ビームを放出する。他のス
ピント（Spindt）およびフラット放出器の場合のよう
に、シリコン電界放出器（たとえば、シリコンスピント
放出器またはシリコンフラット放出器）を用いることも
できる。非シリコンスピント放出器は典型的には、モリ
ブデン製の錐体放出器、対応するゲート、および各モリ
ブデン製錐体放出器とその対応するゲートとの間に印加
される予め選択された電位差を含む。 【００１０】放出器３５０と記憶媒体４０との間の隙間
が広くなるとき、電子ビームのスポットサイズも広がる
傾向がある。しかしながら、放出器３５０は、１つの記
憶領域と相互作用するだけの十分に細い電子ビームを生
成しなければならない。したがって、場合によっては電
子光学系を組み込む必要があり、それは多くの場合に、
電子ビームを集束するために、より複雑で、コストのか
かる製造技術を必要とする。また、特許文献１は、放出
器３５０から到来する電子ビームを偏向させるために使
用される場合がある静電偏向器も開示する。 【００１１】特許文献１によれば、放出器アレイ支持体
３６０は、１００×１００の放出器３５０のアレイを含
むことができ、その場合の放出器３５０のピッチは、Ｘ
およびＹ方向のいずれにおいても５０μｍである。放出
器アレイ支持体３６０は、放出器３５０と同様に、標準
的な低コストの半導体微細加工技術によって製造され得
る。さらに、放出器アレイ支持体３６０が動く範囲は５
０μｍ程度にすることができるため、各放出器３５０は
数万から数億の任意の記憶領域上に配置されることがで
きる。また、放出器アレイ支持体３６０は、全ての放出
器３５０を同時にアドレス指定することができるか、ま
たはそれらを多重化してアドレス指定することができ
る。 【００１２】動作中に、放出器３５０は放出器アレイ支
持体３６０によって多数の記憶領域上で走査され、一
旦、所望の記憶領域上に達したなら、放出器３５０は、
高電力密度の電子ビームまたは低電力密度の電子ビーム
のいずれかで記憶領域をボンバードするように動作する
ことができる。 【００１３】特許文献１は、超高密度データ記憶デバイ
スを製造するための比較的低コストで便利な方法を提供
するデバイスを開示する。これらのデバイスは、既に確
立され、容易に利用可能な半導体処理技術および技法に
よって製造することができる。さらに、特許文献１に開
示されるデバイスのうちのいくつかは、放出器雑音にや
や影響を受けにくい。さらに、いくつかのデバイスは、
放出器３５０が記憶媒体４０に対して移動する際に生じ
る可能性がある、放出器３５０と記憶媒体４０との間の
隙間距離の変動にやや影響を受けにくい。 【００１４】これらの影響を受けにくい理由のいくつか
は、たとえば、特許文献１に開示されるダイオード素子
の特性に関連付けられる。これらのデバイスにおいて
は、ダイオードによって、定電流源が放出器３５０に接
続されることが可能になり、および／または放出器３５
０によって放出される電子ビームの流れが、低電力密度
ビームと記憶領域との相互作用から生成される信号電流
とは無関係にモニタされることが可能になる。これによ
り、特許文献１に開示される信号電流は標準化されるこ
とが可能になる。 【００１５】放出器３５０が十分な電力密度の電子ビー
ムで記憶領域をボンバードする場合には、そのビームは
記憶媒体４０に対して有効に書込みを行い、ボンバード
された記憶領域を変更されていない領域１４０から変更
された領域１３０に変化させる。この書込みは、高電力
密度電子ビームからの電子が記憶領域にボンバードする
際に行われ、それによりボンバードされた記憶領域は状
態の変化を被る。そのような状態の変化によって、アモ
ルファス記憶領域が結晶状態にされることができるか、
あるいは以前に損傷を受けていなかった記憶領域が熱的
に損傷を受けることができる。 【００１６】状態の変化は、ボンバードする電子自体に
よって、特に電子と媒体原子との間の衝突が原子を再配
列する際に引き起こされることができるが、高電力密度
電子ビームによって、電子のエネルギーを記憶領域に伝
達し、局所的に加熱することにより引き起こされること
もできる。結晶状態とアモルファス状態との間の相変化
の場合、加熱後に急冷プロセスが行われる場合には、ア
モルファス状態が達成されるであろう。逆に、ボンバー
ドされた記憶領域をアニールするために十分に加熱する
ことにより、アモルファス状態を結晶状態にすることが
できる。 【００１７】上述の書込みプロセスは、選択された記憶
媒体４０が、結晶構造とアモルファス構造との間で変化
することができる記憶領域を含み、その変化に関連し
て、記憶領域の特性を変化させることができる場合に好
ましい。たとえば、記憶領域の電気的特性、結晶学、二
次電子放出係数（ＳＥＥＣ）あるいは後方散乱電子係数
（Backscattered electron coefficient：ＢＥＣ）を変
更することができる場合には、そのプロセスは好まし
い。特許文献１に開示されるデバイスによれば、いくつ
かの実際のデバイスが提供された後に説明されるよう
に、これらの材料特性の変化は検出されることができ、
それにより読出し操作が実行されることが可能になる。 【００１８】記憶媒体４０としてダイオードが用いられ
るデバイスでは、高電力密度のボンバードするビーム
が、ダイオード表面上のボンバードされた記憶領域の状
態を、結晶状態とアモルファス状態との間で局所的に変
更する。アモルファス材料と結晶材料が異なる電子的特
性を有するという事実によって、読出し操作を実行する
ことが可能になる。 【００１９】フォトダイオードと蛍光体材料とから形成
される記憶媒体４０に書込みを行うとき、放出器３５０
は、高電力密度電子ビームで蛍光体材料の領域をボンバ
ードし、その領域の状態を変更する。このボンバードに
よって、発光性および非発光性の再結合の速度が局所的
に変更され、それにより、蛍光体層のボンバードされた
領域の発光特性が局所的に変更される。これにより、読
出し操作を実行するために、以下に説明されることにな
るさらに別のアプローチが可能になる。 【００２０】一旦、データビットが記憶媒体４０に書き
込まれたなら、読出しプロセスによって、格納されたデ
ータを読み出すことができる。書込みプロセスにおいて
用いられる高電力密度電子ビームと比較すると、読出し
プロセスは、低電力密度電子ビームを用いて、記憶媒体
４０上の記憶領域をボンバードする。低電力密度電子ビ
ームは、そのビームがボンバードする記憶領域の状態を
変更せず、代わりに、そのビームが記憶媒体４０によっ
て変更されるか、あるいは記憶媒体の中に信号電流を生
成する。これらのビーム変更または信号電流の振幅は、
記憶領域の状態（たとえば、結晶状態またはアモルファ
ス状態）に依存し、ボンバードされる記憶領域が変更さ
れた領域１３０か変更されていない領域１４０かによっ
て大きく変化する。 【００２１】結晶性記憶領域およびアモルファス記憶領
域を有する記憶媒体４０上で読出し操作を実行すると
き、信号電流は、検出器によって収集される後方散乱ま
たは二次電子放出電流の形をとることができる。アモル
ファスおよび結晶材料のＳＥＥＣおよびＢＥＣの係数は
一般に異なるため、検出器によって収集される電流の強
度は、低電力密度電子ビームが変更された領域１３０を
ボンバードしているか、または変更されていない領域１
４０をボンバードしているかに応じて変化する。この差
をモニタすることにより、ボンバードされた記憶領域が
「１」データビットに対応するか、または「０」データ
ビットに対応するかに関して判定を行うことができる。 【００２２】記憶媒体４０としてダイオードが選択され
るとき、生成される信号電流は、低電力密度電子ビーム
が記憶領域をボンバードし、電子−正孔対を励起する際
に形成される少数キャリアから構成される。このタイプ
の信号電流は特に、ダイオードの境界を横切って移動
し、電流として測定されることができる、それらの形成
された少数キャリアから構成される。生成され、ダイオ
ードの境界を横切って移動することができる少数キャリ
アの数は、材料の結晶構造によって強く影響を受けるた
め、ビームが種々の記憶領域をボンバードする際に、そ
の信号電流の相対的な大きさを追跡することにより、低
電力密度電子ビームが変更された領域１３０をボンバー
ドしているか、または変更されていない領域１４０をボ
ンバードしているかに関して判定を行うことが可能にな
る。 【００２３】フォトダイオードおよび蛍光体材料が記憶
媒体４０として用いられる場合、読出しを行うために用
いられる低電力密度電子ビームは、蛍光体材料からの光
子放出を刺激する。ボンバードされた領域が変更された
（たとえば、熱的に変更された）領域１３０であるか、
または変更されていない領域１４０であるかに応じて、
蛍光体材料において刺激され、フォトダイオードによっ
て収集される光子の数は著しく異なるであろう。これに
より、ビームが異なる記憶領域をボンバードする際に、
刺激された光子によってフォトダイオードにおいて生成
される少数キャリアの量が異なるようになり、結果とし
て、フォトダイオードの境界を横切って移動する信号電
流の大きさに差が生じるようになる。 【００２４】上述の実施形態の多くでは、書込みプロセ
ス後に記憶媒体４０上に存在する全ての変更された領域
１３０をリセットするために、一括消去操作を実行する
ことができる。たとえば、半導体記憶媒体４０全体が適
切に加熱され、冷却される場合には、その記憶媒体４０
全体がその初期の結晶構造またはアモルファス構造にリ
セットされ、書き込まれたデータビットが効率的に消去
される。フォトダイオード記憶媒体４０に関しては、ア
ニーリングのようなプロセスによる一括加熱処理によっ
て、熱的に変更された領域をリセットすることができ
る。 【００２５】関連技術：原子間力顕微鏡（ＡＦＭ） 図２は、先端構造体（tip）２０と、先端構造体２０を
支持し、それ自体がＡＦＭの他の構成要素（図示せず）
によって支持される可撓性サスペンション３０と、可撓
性サスペンション３０の上側表面上に堆積された圧電性
材料５０とから構成される、関連技術による典型的なＡ
ＦＭプローブ１０の側面図である。 【００２６】プローブ１０は、接触、非接触またはタッ
ピング（断続的接触）ＡＦＭモードで動作させることが
できる。接触モードでは、先端構造体２０と記憶媒体４
０とを直に接触させることができるのに対して、非接触
モード（図示せず）は先端構造体２０を記憶媒体４０か
ら最も近い位置（一般には概ね１００ｎｍ以下）に保持
する。タッピングモードでは、可撓性サスペンション３
０が記憶媒体４０の表面に垂直な方向に振動できるよう
になり、一方プローブ１０は記憶媒体４０に対して平行
な方向に移動する。したがって、タッピングモードの先
端構造体２０は記憶媒体４０に断続的に接触または概ね
接触し、記憶媒体４０と直に接触する位置とそれに近接
する位置との間で移動する。 【００２７】先端構造体２０は典型的には、限定はしな
いが、一般的な半導体製造技術によってシリコンまたは
シリコン化合物から形成される。先端構造体２０は典型
的には上述の記憶媒体４０のような基板上に存在する表
面構造の寸法を測定するために用いられるが、先端構造
体２０を用いて、記憶媒体４０の電気的特性を測定する
こともできる。 【００２８】先端構造体２０は、断続的接触、すなわち
タッピングモードによって必要とされるように、あるい
は走査中に記憶媒体に対する先端構造体の懸垂が、平行
方向以外の望ましくない方向に動くのに適応するために
必要とされるように振動するのに十分な可撓性を有する
可撓性サスペンション３０に取り付けられる。言い換え
ると、可撓性サスペンション３０は、先端構造体を接触
状態に、または記憶媒体４０に対して適切な動作距離に
保持する。可撓性サスペンション３０は典型的には、一
端において先端構造体２０を保持し、他端においてＡＦ
Ｍ構造の残りの部分に取り付けられ、それによって支持
される。典型的なＡＦＭ構造における記憶媒体４０は、
先端構造体２０と関連して移動するプラットフォームに
載置され、それにより先端構造体２０が、プラットフォ
ームが移動するのに応じて、記憶媒体４０にわたって走
査されることが可能になる。 【００２９】図２に示される実施形態によれば、可撓性
サスペンション３０の上側表面に圧電材料５０が堆積さ
れる。先端構造体２０が記憶媒体４０にわたって移動す
る際に、先端構造体２０は、記憶媒体４０上の表面変動
によって、可撓性サスペンション３０を上下に移動させ
る。また、この動きによって、圧電材料５０を圧縮また
は伸ばし、その中に電流を流すか、あるいは検出可能な
電圧変化を生じさせる。この電圧または電流は、センサ
（図示せず）によってモニタされ、走査された領域の表
面形状のイメージを生成するために、ＡＦＭの他の構成
要素によって処理される。 【００３０】関連技術の欠点 記憶媒体４０に対して有効に書込みを行うために、特許
文献１に開示される放出器３５０は多くの場合に、大量
のエネルギーを放出することが必要とされ、したがって
苛酷な温度条件を受ける。これらの条件は、放出器３５
０を製造することができる材料のタイプを制限し、場合
によっては放出器３５０を経済的に望ましくないものに
する。 【００３１】一般に、温度の上昇は最も大きな問題であ
ろう。しかしながら、エレクトロマイグレーションのよ
うな事象によって損傷が生じる可能性もある。記憶媒体
４０に対して書込みを行うために、大量の熱エネルギー
が必要とされるとき、大きな電流も必要とされる。しか
しながら、電流が大きくなることは、放出器３５０の材
料内の電界も大きくなることを意味しており、それによ
りエレクトロマイグレーションをまねく可能性がある。 【００３２】さらに、使用される記憶媒体４０によって
は、ある相から別の相に（たとえば、結晶状態からアモ
ルファス状態に）記憶媒体の状態を変化させるだけの十
分なエネルギーを伝えることに関連した条件に耐え得る
放出器を製造するための材料が、入手できないかもしれ
ない。 【００３３】 【特許文献１】米国特許第５，５５７，５９６号明細書 【特許文献２】米国特許第５，９３６，２４３号明細書 【００３４】 【発明が解決しようとする課題】したがって、記憶媒体
４０に対して書込みおよび読出しを行うことができる
が、放出器３５０を通して高電力密度のビームが送られ
ることを必要としない装置および方法が必要とされてい
る。 【００３５】また、非常に高い溶融温度および／または
種々の状態間の遷移温度を有する材料を含む記憶媒体４
０に対して読出しおよび書込みを行うための方法および
装置も必要とされている。 【００３６】 【課題を解決するための手段】本発明のある特定の実施
形態は、ナノメートルスケールのデータビットを記憶媒
体に有効に書き込むために、高電力密度のビームが生成
され、伝えられ、放出される必要性を軽減する方法およ
び装置を提供する。 【００３７】本発明のある特定の実施形態は、高い溶融
温度および／または結晶状態およびアモルファス状態の
ような状態間の高い遷移温度を有する記憶媒体に、ナノ
メートルスケールのデータビットを書き込むことを可能
にする方法および装置を提供する。 【００３８】本発明のある特定の実施形態は、記憶媒体
に対して読出しおよび書込みを行うための構成要素を製
造するために、より経済的な材料を用いることを可能に
するナノメートルスケールデータ記憶のための方法およ
び装置を提供する。 【００３９】本発明のある特定の実施形態は、記憶媒体
に対して読出しおよび書込みを行うための構成要素を製
造するために、より良好な電子工学的特性を有する材料
を用いることを可能にする。 【００４０】 【発明の実施の形態】本発明は、一例として、特に添付
図面に関連した、好適な実施形態の記述において説明さ
れる。 【００４１】図３は、本発明のある特定の実施形態によ
るプローブ１０を示す。プローブ１０は、支持体１１０
と、その支持体に取り付けられた先端構造体１２０とを
含む。そのプローブは、変更された記憶領域１３０と、
変更されていない記憶領域１４０と、抵抗性エレメント
５０とを含む記憶媒体４０の上側に配置される。先端構
造体１２０は一次エネルギー源として機能し、一方、抵
抗性エレメント５０は二次エネルギー源として機能す
る。 【００４２】支持体１１０は、上述のデバイスの任意の
部分によって支持されることができ、先端構造体２０ま
たは放出器３５０のいずれかを支持する。さらに、支持
体１１０は、支持体１１０が基板４０に対して所望の位
置に先端構造体１２０を配置できるようにする任意の他
の支持構造体を含むことができる。しかしながら、先端
構造体１２０が、放出器３５０に関して上述したよう
に、記憶媒体４０から読出しを行うことができるように
するために、先端構造体１２０に十分なエネルギーが供
給されるようにするための方法が存在しなければならな
い。記憶媒体４０に対して書込みを行うための付加的な
エネルギーは、以下に説明されるように、二次エネルギ
ー源によって供給され得る。 【００４３】支持体１１０を支持するデバイスが放出器
アレイ支持体３６０と類似している場合には、放出器ア
レイ支持体３６０は、それに取り付けられ得る支持体１
１０または先端構造体１２０の数に制限されず、記憶媒
体４０に対して移動の範囲は制限されない。 【００４４】ある特定の実施形態によれば、支持体１１
０は先端構造体１２０を通して伝えられ得るエネルギー
を供給する。このエネルギーは、先端構造体１２０から
記憶媒体４０まで伝えられ得る電気的、熱的、光学的ま
たは任意の他のタイプのエネルギーとすることができ
る。書込み操作中に、先端構造体１２０を通して伝えら
れるエネルギーは、変更されていない記憶領域１４０を
変更された記憶領域１３０に変換するための十分な電力
密度を有する。そのエネルギーは、各支持体１１０への
１つまたは多数のワイヤー接続を介して、任意のまたは
全ての支持体１１０に伝えられ得る。 【００４５】先端構造体１２０は、上述の先端構造体２
０または放出器３５０の実施形態の任意のものを含むこ
とができる。また、先端構造体１２０は、記憶媒体４０
に対して書込みおよび読出しを行うための十分なエネル
ギーが先端構造体１２０から放出されるようにする任意
の他の装置を含むこともできる。言い換えると、先端構
造体１２０は、数ある中で、放出器３５０の先端部とす
ることができるか、あるいは接触モード、非接触モード
または断続モードのいずれかにおいて動作するＡＦＭ先
端部とすることができる。支持体１１０および先端構造
体１２０は、たとえば、標準的な半導体処理技術によっ
て製造するために利用されるシリコン、シリコン合金ま
たは他の材料から形成され得る。 【００４６】先端構造体１２０は多くの幾何学的形状を
とることができる。たとえば、内容の全てが本明細書に
組み込まれるGibson等による特許文献２に開示された任
意の先端構造体形状、または本発明の特定の実施形態の
範囲内にある読出しおよび書込み操作を実行することが
できる任意の先端構造体形状をとることができる。 【００４７】記憶媒体４０は、上述の記憶媒体４０の構
成要素または機構のうちの任意のものを含むことができ
る。たとえば、記憶媒体４０は、半導体、ダイオードま
たは蛍光体材料とフォトダイオードとの組み合わせとす
ることができる。さらに、記憶媒体４０は、ナノメート
ルスケールのデータビットが書き込まれ、かつ読み出さ
れることができる任意の材料またはデバイスとすること
ができる。上述の変更された記憶領域１３０および変更
されていない記憶領域１４０は、記憶媒体４０の表面
か、またはその下側に配置され得る。 【００４８】抵抗性エレメント５０は、高温に加熱され
得る任意の材料とすることができる。抵抗性エレメント
５０の温度は、記憶媒体４０の溶融温度未満の状態を維
持することが好ましい。しかしながら、記憶媒体４０の
融点付近の温度まで抵抗性エレメントの温度を上昇させ
ることが望ましい場合もある。 【００４９】抵抗性エレメント５０を加熱する電気的、
磁気的または他の手段が、本発明のある特定の実施形態
の範囲内にある。抵抗性エレメント５０は通常、変更さ
れた領域１３０が存在する記憶媒体４０の領域全体に熱
的に影響を与えることができる。 【００５０】抵抗性エレメント５０は、変更された記憶
領域１３０の深さのさらに十分に下側の記憶媒体４０の
表面に隣接する領域に配置され得る。本発明のある特定
の実施形態によれば、抵抗性エレメント５０は、書込み
または読出しが行われている半導体ウェーハ、ダイオー
ドまたはフォトダイオードの表面上に配置される。 【００５１】動作時に、図３に示される先端構造体１２
０は、記憶媒体４０の記憶領域（局所的な領域）上にエ
ネルギービームを放出する。このビームは一般に低い強
度を有し、本発明のある特定の実施形態にしたがって、
記憶媒体４０に対して書込みおよび読出しを行うことが
できる。 【００５２】このビームはそれ自体では、変更されてい
ない記憶領域１４０を変更された記憶領域１３０に変換
することはできないが、抵抗性エレメント５０をオンに
することにより、書込み操作中に広範囲に及ぶ領域にわ
たって（たとえば、いくつかの記憶領域にわたって、ま
たはさらに記憶媒体４０全体にわたって）記憶媒体４０
が加熱され、変換が促進される。実際には、抵抗性エレ
メント５０は補助エネルギーを提供し、先端構造体１２
０から放出される比較的低い電力密度のビームに抵抗性
エレメント５０からのエネルギーが加えられるときに、
記憶媒体４０の加熱された領域を変換された領域に変化
させるために必要とされる全エネルギーが与えられるよ
うにする。 【００５３】記憶領域材料をアモルファス化することに
より、またはその材料をより低温の結晶相に変化させる
ことにより、記憶媒体４０に書込みが行われるとき、抵
抗性エレメント５０がオンにされ（エネルギーを放出
し）、先端構造体１２０がエネルギービームを放出し、
そのビームによりボンバードされた記憶媒体４０の領域
が溶融する。したがって、先端構造体１２０は一次エネ
ルギー源を構成し、二次エネルギー源とともに用いられ
るとき、記憶媒体４０の領域を変更することができる。
一次エネルギー源は、エネルギーを記憶媒体４０の局所
的なナノメートルスケールの領域に排他的に伝達するこ
とができる装置を含む。一次エネルギー源は典型的に
は、それらがエネルギーを伝達するナノメートルスケー
ルの領域の真上に配置される。それらは、その領域と直
に接触することができるか、またはその領域の最も近く
に配置され得る。 【００５４】二次エネルギー源は、一次エネルギー源と
二次エネルギー源とを合わせて考えるときに、それらに
よって供給されるエネルギーが変更されていない記憶領
域１４０を変更された記憶領域１３０に変更することが
できるように、局所的な領域（ナノメートルスケー
ル）、中間的な領域（マイクロメートルスケールまたは
ミリメートルスケール）あるいは大きな領域（ミリメー
トルスケールより大きく、および／または記憶媒体４０
のかなりの部分からなる）にエネルギーを伝達できる任
意の装置を含む。二次エネルギー源は典型的には記憶媒
体の近くに配置され、それらは、それらのエネルギー源
が、一次エネルギー源が変更されていない記憶領域１４
０を変更された記憶領域１３０に変換するために必要と
されるエネルギーの量を著しく低減するように、一次エ
ネルギー源が配置されるナノメートルスケールの領域に
十分なエネルギーを伝達することができる場所に存在す
ることを意味する。一次エネルギー源および二次エネル
ギー源のさらなる例が以下に提供される。 【００５５】一旦ビームが除去されたなら、溶融された
記憶領域は、制御された熱条件下で冷却され、１つの結
晶相、複数の取り得る結晶相のうちの１つ（記憶領域を
構成する材料がいくつかの取り得る結晶相を有する場
合）、またはアモルファス相のいずれかを達成すること
ができる。アモルファス状態から結晶状態に、またはよ
り低い温度の結晶相から別のより高温の結晶相に記憶領
域材料を変換することにより書込みを行うとき、本発明
のいくつかの実施形態はアニーリングのみを必要とす
る。 【００５６】記憶媒体４０が蛍光体材料によって覆われ
るフォトダイオードである場合には、抵抗性エレメント
５０は、蛍光体材料内の熱損傷または相変化を引き起こ
す閾値温度に向けて、記憶媒体の温度を上昇させる。こ
れにより、先端構造体１２０から放出される熱または電
子ビームを受けて生成されることになる刺激のような、
小さな付加的な熱刺激が、記憶媒体４０の記憶領域の相
変化を引き起こすことを可能にするか、または記憶媒体
４０の記憶領域を熱的に損傷することを可能にする。 【００５７】上述のように、溶融は変更されていない領
域１４０を変更された領域１３０に変換する１つの方法
であるが、他の変換方法も存在する。たとえば、変更さ
れていない領域１４０を、熱的に損傷を受けていない領
域として定義することができ、記憶媒体４０に書込みを
行うために、熱損傷が必要であるようにすることができ
る。その場合には、抵抗性エレメント５０が記憶媒体４
０の温度を上昇させるだけの十分なエネルギーを生成
し、熱損傷を開始できるようにするために、少量の追加
エネルギーのみを必要とするようにする。 【００５８】本発明のある特定の実施形態によれば、読
出し操作を実行する間に、抵抗性エレメント５０がオフ
にされ、記憶媒体４０全体が冷却されるようにする。こ
の時点で、記憶媒体４０がさらされる全エネルギーが小
さくなるので、エネルギービームによりボンバードされ
た記憶媒体４０の表面は、その状態変化を受けることは
ないが、測定可能な信号を生成する。これにより、先端
構造体１２０は、放出されるビームのエネルギー密度を
変更することを必要とせずに、読出し操作を実行するこ
とが可能になる。 【００５９】言い換えると、先端構造体１２０は、抵抗
性エレメント５０が記憶媒体４０を加熱していないとき
であっても記憶媒体４０から信号電流を生成するだけの
十分な付加エネルギーを放出し、記憶媒体４０を加熱す
る抵抗性エレメント５０とともに用いられるときには、
記憶媒体４０を溶融するか、または記憶媒体４０に熱的
に影響を及ぼすだけの十分なエネルギーを供給し、相変
化をもたらす。 【００６０】先端構造体１２０と記憶媒体４０とを離隔
する距離は、図１において放出器３５０を記憶媒体４０
から離隔する距離に類似している。また、その距離は、
非接触モード、接触モードまたはタッピングモードのい
ずれかにおけるＡＦＭプローブ先端構造体の場合の典型
的な距離に対応するように選択されることもできる。 【００６１】先端構造体１２０が記憶媒体４０と直に接
触する本発明の実施形態では、多くの場合に、少なくと
も部分的に耐摩耗性材料、すなわち記憶媒体４０上の摩
耗を低減することになる材料から先端構造体１２０を形
成することが好ましい。さらに、本発明のある特定の実
施形態によれば、先端構造体１２０が溶融された記憶領
域と直に接触するのを防ぐために、または記憶媒体４０
が損傷するのを防ぐために、記憶媒体４０の表面上に保
護層（図示せず）を堆積させることが有利な場合があ
る。先端構造体１２０を保護するために、保護層は一般
に、記憶媒体４０より高い溶融温度を有するように選択
される。また、保護層は、溶融時の材料の流動に起因す
る形状の変化を防ぐこともできる。 【００６２】図４は本発明の実施形態を示しており、そ
れらの実施形態において、先端構造体１２０、すなわち
一次エネルギー源は、光または電子を含むことができる
エネルギービームを放出し、抵抗性エレメント５０（二
次エネルギー源）は、記憶媒体４０の表面を照明する光
源７０（別の二次エネルギー源）によって置き換えられ
る。この場合、光源７０は記憶媒体４０の表面を照明す
る。しかしながら、光源７０からのエネルギーは、照明
される記憶領域の状態を変化させるには不十分である。 【００６３】光源７０のエネルギーに加えて、先端構造
体１２０も、記憶媒体４０上にエネルギーを（典型的に
は電子ビームの形態で）放出する。これにより、先端構
造体１２０は、光源７０がオンにされるときに、記憶媒
体４０に対して書込みをすることが可能になる。しかし
ながら、図３に示される実施形態の場合と同様に、先端
構造体１２０は、記憶媒体４０に影響を与える補助エネ
ルギー源がオフされているときに、単独で記憶媒体４０
からの読出しを行う。 【００６４】図５は本発明のさらに別の実施形態を示し
ており、それらの実施形態では、抵抗性エレメント５０
（または光源７０）が、二次エネルギー源として機能す
る熱源６０によって置き換えられる。熱源６０は、記憶
媒体４０から離れた場所に配置される。熱源６０は、１
つの赤外線加熱ランプ、または熱の形態で記憶媒体４０
にエネルギーを供給することができる任意の他の装置と
することができる。 【００６５】上述の電子および光を用いる装置と同様
に、図５に示される熱を用いる装置によって、熱源６０
は、先端構造体１２０から記憶媒体４０の表面に供給さ
れる熱を補助することが可能になる。これにより、先端
構造体１２０によって放出されるエネルギービームによ
ってボンバードされる記憶領域の状態が変化できるよう
になる。他のデバイスの場合と同様に、記憶媒体４０か
ら読出しを行うとき、熱源６０はオフされることが好ま
しい。 【００６６】図４および図５に示される本発明の実施形
態は、任意のデバイス（たとえば、抵抗性エレメント５
０）が記憶媒体４０と直に接触することを必要としな
い。これにより、エネルギー源は、要望に応じて記憶媒
体４０の上側に配置されることが可能になり、相対的に
低い溶融温度を有する材料、構造またはデバイスは、記
憶媒体４０の表面の下側に配置されることができる。そ
れゆえ、材料、構造およびデバイスは、熱源６０または
放射性の光源７０によって放射されるエネルギーから、
ある程度保護される。対照的に、図３に示されるデバイ
スでは、記憶媒体４０を加熱するための効率が高くな
る。なぜなら、一般的に、エネルギーを放射するときよ
りもエネルギーを伝達するときのほうが、補助エネルギ
ー源との間で失われるエネルギーが小さいためである。
したがって、記憶媒体４０に影響を与えるために、放射
性の熱源６０を用いるか、放射性の光源７０を用いる
か、伝導性の抵抗性エレメント５０を用いるかの選択
は、データ記憶デバイス内の構成要素の動作温度および
エネルギーの保存率のような要因に依存することができ
る。 【００６７】本発明のある特定の実施形態によれば、上
述の先端形状の全てが、上述の全ての記憶媒体４０と、
先端構造体によって供給されるエネルギー以上のエネル
ギーを記憶媒体４０に供給するために用いられる全ての
方法／装置とに適合する。また、上述の任意のエネルギ
ータイプが、本発明の実施形態の範囲内にある任意の装
置構成と適合性がある。 【００６８】上述の実施形態は本発明の一部を表してい
るが、本発明の他の実施形態が、本明細書に開示される
本発明の仕様または実施を検討することにより、当業者
には明らかになるであろう。その仕様、実施例および図
面は例示としてのみ考慮され、本発明は特許請求の範囲
およびそれらの等価物によって規定されることが意図さ
れる。 【００６９】以下においては、本発明の種々の構成要件
の組み合わせからなる例示的な実施形態を示す。 １．データを格納し、及び読出す方法であって、ナノス
ケールの記憶領域を有する記憶媒体（40）を準備するス
テップと、前記記憶媒体（40）を局所的に付勢すること
により、前記記憶媒体（40）から読出しを行うステップ
と、および前記記憶媒体（40）の広範囲に及ぶ領域にエ
ネルギーを供給することにより前記記憶媒体（40）に書
込みを行うステップとからなる、方法。 ２．前記記憶媒体を準備するステップが、蛍光体材料を
備えた、半導体、ダイオード、およびフォトダイオード
のうちの少なくとも１つを準備することを含む、上記１
に記載の方法。 ３．前記書込みを行うステップが、エネルギーを供給す
るために、抵抗性エレメント（50）と、光源（70）と、
熱源（60）とのうちの少なくとも１つを用いることを含
む、上記１に記載の方法。 ４．前記書込みを行うステップが、前記熱源（60）とし
て加熱ランプを設けることを含む、上記３に記載の方
法。 ５．前記書込みを行うステップが、前記記憶媒体（40）
と直に接触する抵抗性エレメント（50）を設けることを
含む、上記３に記載の方法。 ６．前記読出しを行うステップが、シリコン製の一次エ
ネルギー源（120）を設けることを含む、上記１に記載
の方法。 ７．前記書込みを行うステップが、１つの記憶領域（13
0、140）を局所的に付勢することを含む、上記１に記載
の方法。 ８．前記読出しを行うステップが、前記記憶媒体（40）
に非常に接近して一次エネルギー源（120）を設けるこ
とを含む、上記１に記載の方法。 ９．前記読出しを行うステップが、前記記憶媒体（40）
と直に接触する一次エネルギー源（120）を設けること
を含む、上記８に記載の方法。 １０．前記書込みを行うステップが、変更されていない
記憶領域（140）から変更された記憶領域（130）に記憶
領域（130、140）を変化させることを含む、上記１に記
載の方法。 【００７０】 【発明の効果】上述のように、本発明によれば、記憶媒
体に対して書込みおよび読出しを行うことができるが、
放出器を通して高電力密度のビームを送る必要のない装
置および方法を実現することができる。さらに、非常に
高い溶融温度および／または種々の状態間の遷移温度を
有する材料を含む記憶媒体に対して読出しおよび書込み
を行うための方法および装置も実現することができる。
２月１日出願の「AFM VERSION OF DIODE- AND CATHODOC
ONDUCTIVITY- AND CATHODOLUMINESCENCE- BASED DATA S
TORAGE MEDIA」というタイトルのGary Gibsonによる米
国特許出願第０９／７２６，６２１号、２００１年２月
１５日出願の「METHODS FOR CUNDUCTING CURRENT BETWE
EN A SCANNED-PROBE AND STORAGE MEDIUM」というタイ
トルのGary Gibsonによる米国特許出願第０９／７８
３，００８号および同時出願の「CURRENT DIVIDER-BASE
D STORAGE MEDIUM」というタイトルのGary Gibsonによ
る米国特許出願に関連する。 【０００２】 【発明の属する技術分野】本発明はナノメートル寸法の
データ記憶領域に対して、データを格納し、読出し、書
き込むことができるデータ記憶デバイスに関する。 【０００３】 【従来の技術】近年、超高密度データ記憶デバイスを動
作させるために有用な代替の超高密度データ記憶デバイ
スおよび技術が開発されている。これらのデバイスおよ
び技術は、ナノメートルスケールの記憶領域内にデータ
ビットを格納し、従来のデータ記憶デバイスよりも優れ
た利点を有する。これらの利点の中には、データビット
へのアクセスが速いこと、ビット当たりのコストが低い
こと、より小型の電子装置の製造を可能にすることがあ
る。 【０００４】図１は、記憶媒体４０を含む関連技術によ
る超高密度データ記憶デバイスの構成を示す。その記憶
媒体４０は多数の記憶領域（記憶媒体４０上の正方形と
して示される）に分離され、それぞれが１データビット
を格納することができる。２つのタイプの記憶領域、す
なわち変更されていない領域１４０（それは典型的には
値「０」を表すデータビットを格納する）と、変更され
た領域１３０（それは典型的には値「１」を表すデータ
ビットを格納する）とが図１に示される。任意の２つの
記憶領域間の典型的な周期性は、１〜１００ｎｍの範囲
に及ぶ。 【０００５】また、図１は、記憶媒体４０上に配置され
る放出器（emitter）３５０と、放出器３５０と記憶媒
体４０との間にある隙間とを概念的に示す。放出器３５
０は電子ビームを放出することができ、数百あるいは数
千もの放出器３５０を並列構成で保持することができる
可動式の放出器アレイ支持体３６０（「マイクロムー
バ」としても知られる）上に配列される。放出器アレイ
支持体３６０は、放出器アレイ支持体３６０の上側表面
上の配線によって概念的に示されるように、各放出器３
５０への電気的接続を提供する。 【０００６】放出器アレイ支持体３６０は、記憶媒体４
０に対して放出器３５０を移動させることができる。こ
れにより、各放出器３５０は記憶媒体４０上の多数の記
憶領域にわたって走査されることが可能になる。記憶媒
体４０は、放出器アレイ支持体３６０に対して記憶媒体
４０を移動させるプラットフォーム上に配置されること
もできる。プラットフォームは、静電的に、磁気的にま
たは圧電気を利用することにより駆動され得る。記憶媒
体４０に対する放出器アレイ支持体３６０間の移動範囲
に応じて、各放出器３５０は、数万または数百万ものデ
ータ記憶領域のデータビットにアクセスすることができ
る。 【０００７】上述の超高密度データ記憶デバイスのいく
つかの特定の実施形態が、Gibson等による特許文献１に
開示されており、その内容は参照により、その全てが本
明細書に組み込まれる。特許文献１に開示されるデバイ
スは、図１に示される記憶媒体４０と、変更された領域
１３０と、変更されていない領域１４０と、放出器３５
０と、放出器アレイ支持体３６０とを含む。 【０００８】特許文献１による記憶媒体４０は、いくつ
かの形態で実施され得る。たとえば、記憶媒体４０は、
ｐ−ｎ接合またはショットキー障壁のようなダイオード
に基づくことができる。さらに、記憶媒体４０は、フォ
トダイオードと、酸化亜鉛のような蛍光体層（ライトワ
ンスデバイスの場合）または相変化に基づいて陰極ルミ
ネセンスの検出可能な変化を示す相変化層（書換え可能
デバイスの場合）との組み合わせを含むことができる。
フォトダイオード構成は、記憶媒体４０の陰極ルミネセ
ンスの変化をモニタすることにより、書き込まれたビッ
トの状態を検出する。また、記憶媒体４０は、放出器３
５０から放出される電子を加速または減速するために、
放出器３５０とは異なる電位に保持され得る。 【０００９】特許文献１に開示される放出器３５０は、
電子放出電界放出器であり、半導体微細加工技術によっ
て形成され、非常に細い電子ビームを放出する。他のス
ピント（Spindt）およびフラット放出器の場合のよう
に、シリコン電界放出器（たとえば、シリコンスピント
放出器またはシリコンフラット放出器）を用いることも
できる。非シリコンスピント放出器は典型的には、モリ
ブデン製の錐体放出器、対応するゲート、および各モリ
ブデン製錐体放出器とその対応するゲートとの間に印加
される予め選択された電位差を含む。 【００１０】放出器３５０と記憶媒体４０との間の隙間
が広くなるとき、電子ビームのスポットサイズも広がる
傾向がある。しかしながら、放出器３５０は、１つの記
憶領域と相互作用するだけの十分に細い電子ビームを生
成しなければならない。したがって、場合によっては電
子光学系を組み込む必要があり、それは多くの場合に、
電子ビームを集束するために、より複雑で、コストのか
かる製造技術を必要とする。また、特許文献１は、放出
器３５０から到来する電子ビームを偏向させるために使
用される場合がある静電偏向器も開示する。 【００１１】特許文献１によれば、放出器アレイ支持体
３６０は、１００×１００の放出器３５０のアレイを含
むことができ、その場合の放出器３５０のピッチは、Ｘ
およびＹ方向のいずれにおいても５０μｍである。放出
器アレイ支持体３６０は、放出器３５０と同様に、標準
的な低コストの半導体微細加工技術によって製造され得
る。さらに、放出器アレイ支持体３６０が動く範囲は５
０μｍ程度にすることができるため、各放出器３５０は
数万から数億の任意の記憶領域上に配置されることがで
きる。また、放出器アレイ支持体３６０は、全ての放出
器３５０を同時にアドレス指定することができるか、ま
たはそれらを多重化してアドレス指定することができ
る。 【００１２】動作中に、放出器３５０は放出器アレイ支
持体３６０によって多数の記憶領域上で走査され、一
旦、所望の記憶領域上に達したなら、放出器３５０は、
高電力密度の電子ビームまたは低電力密度の電子ビーム
のいずれかで記憶領域をボンバードするように動作する
ことができる。 【００１３】特許文献１は、超高密度データ記憶デバイ
スを製造するための比較的低コストで便利な方法を提供
するデバイスを開示する。これらのデバイスは、既に確
立され、容易に利用可能な半導体処理技術および技法に
よって製造することができる。さらに、特許文献１に開
示されるデバイスのうちのいくつかは、放出器雑音にや
や影響を受けにくい。さらに、いくつかのデバイスは、
放出器３５０が記憶媒体４０に対して移動する際に生じ
る可能性がある、放出器３５０と記憶媒体４０との間の
隙間距離の変動にやや影響を受けにくい。 【００１４】これらの影響を受けにくい理由のいくつか
は、たとえば、特許文献１に開示されるダイオード素子
の特性に関連付けられる。これらのデバイスにおいて
は、ダイオードによって、定電流源が放出器３５０に接
続されることが可能になり、および／または放出器３５
０によって放出される電子ビームの流れが、低電力密度
ビームと記憶領域との相互作用から生成される信号電流
とは無関係にモニタされることが可能になる。これによ
り、特許文献１に開示される信号電流は標準化されるこ
とが可能になる。 【００１５】放出器３５０が十分な電力密度の電子ビー
ムで記憶領域をボンバードする場合には、そのビームは
記憶媒体４０に対して有効に書込みを行い、ボンバード
された記憶領域を変更されていない領域１４０から変更
された領域１３０に変化させる。この書込みは、高電力
密度電子ビームからの電子が記憶領域にボンバードする
際に行われ、それによりボンバードされた記憶領域は状
態の変化を被る。そのような状態の変化によって、アモ
ルファス記憶領域が結晶状態にされることができるか、
あるいは以前に損傷を受けていなかった記憶領域が熱的
に損傷を受けることができる。 【００１６】状態の変化は、ボンバードする電子自体に
よって、特に電子と媒体原子との間の衝突が原子を再配
列する際に引き起こされることができるが、高電力密度
電子ビームによって、電子のエネルギーを記憶領域に伝
達し、局所的に加熱することにより引き起こされること
もできる。結晶状態とアモルファス状態との間の相変化
の場合、加熱後に急冷プロセスが行われる場合には、ア
モルファス状態が達成されるであろう。逆に、ボンバー
ドされた記憶領域をアニールするために十分に加熱する
ことにより、アモルファス状態を結晶状態にすることが
できる。 【００１７】上述の書込みプロセスは、選択された記憶
媒体４０が、結晶構造とアモルファス構造との間で変化
することができる記憶領域を含み、その変化に関連し
て、記憶領域の特性を変化させることができる場合に好
ましい。たとえば、記憶領域の電気的特性、結晶学、二
次電子放出係数（ＳＥＥＣ）あるいは後方散乱電子係数
（Backscattered electron coefficient：ＢＥＣ）を変
更することができる場合には、そのプロセスは好まし
い。特許文献１に開示されるデバイスによれば、いくつ
かの実際のデバイスが提供された後に説明されるよう
に、これらの材料特性の変化は検出されることができ、
それにより読出し操作が実行されることが可能になる。 【００１８】記憶媒体４０としてダイオードが用いられ
るデバイスでは、高電力密度のボンバードするビーム
が、ダイオード表面上のボンバードされた記憶領域の状
態を、結晶状態とアモルファス状態との間で局所的に変
更する。アモルファス材料と結晶材料が異なる電子的特
性を有するという事実によって、読出し操作を実行する
ことが可能になる。 【００１９】フォトダイオードと蛍光体材料とから形成
される記憶媒体４０に書込みを行うとき、放出器３５０
は、高電力密度電子ビームで蛍光体材料の領域をボンバ
ードし、その領域の状態を変更する。このボンバードに
よって、発光性および非発光性の再結合の速度が局所的
に変更され、それにより、蛍光体層のボンバードされた
領域の発光特性が局所的に変更される。これにより、読
出し操作を実行するために、以下に説明されることにな
るさらに別のアプローチが可能になる。 【００２０】一旦、データビットが記憶媒体４０に書き
込まれたなら、読出しプロセスによって、格納されたデ
ータを読み出すことができる。書込みプロセスにおいて
用いられる高電力密度電子ビームと比較すると、読出し
プロセスは、低電力密度電子ビームを用いて、記憶媒体
４０上の記憶領域をボンバードする。低電力密度電子ビ
ームは、そのビームがボンバードする記憶領域の状態を
変更せず、代わりに、そのビームが記憶媒体４０によっ
て変更されるか、あるいは記憶媒体の中に信号電流を生
成する。これらのビーム変更または信号電流の振幅は、
記憶領域の状態（たとえば、結晶状態またはアモルファ
ス状態）に依存し、ボンバードされる記憶領域が変更さ
れた領域１３０か変更されていない領域１４０かによっ
て大きく変化する。 【００２１】結晶性記憶領域およびアモルファス記憶領
域を有する記憶媒体４０上で読出し操作を実行すると
き、信号電流は、検出器によって収集される後方散乱ま
たは二次電子放出電流の形をとることができる。アモル
ファスおよび結晶材料のＳＥＥＣおよびＢＥＣの係数は
一般に異なるため、検出器によって収集される電流の強
度は、低電力密度電子ビームが変更された領域１３０を
ボンバードしているか、または変更されていない領域１
４０をボンバードしているかに応じて変化する。この差
をモニタすることにより、ボンバードされた記憶領域が
「１」データビットに対応するか、または「０」データ
ビットに対応するかに関して判定を行うことができる。 【００２２】記憶媒体４０としてダイオードが選択され
るとき、生成される信号電流は、低電力密度電子ビーム
が記憶領域をボンバードし、電子−正孔対を励起する際
に形成される少数キャリアから構成される。このタイプ
の信号電流は特に、ダイオードの境界を横切って移動
し、電流として測定されることができる、それらの形成
された少数キャリアから構成される。生成され、ダイオ
ードの境界を横切って移動することができる少数キャリ
アの数は、材料の結晶構造によって強く影響を受けるた
め、ビームが種々の記憶領域をボンバードする際に、そ
の信号電流の相対的な大きさを追跡することにより、低
電力密度電子ビームが変更された領域１３０をボンバー
ドしているか、または変更されていない領域１４０をボ
ンバードしているかに関して判定を行うことが可能にな
る。 【００２３】フォトダイオードおよび蛍光体材料が記憶
媒体４０として用いられる場合、読出しを行うために用
いられる低電力密度電子ビームは、蛍光体材料からの光
子放出を刺激する。ボンバードされた領域が変更された
（たとえば、熱的に変更された）領域１３０であるか、
または変更されていない領域１４０であるかに応じて、
蛍光体材料において刺激され、フォトダイオードによっ
て収集される光子の数は著しく異なるであろう。これに
より、ビームが異なる記憶領域をボンバードする際に、
刺激された光子によってフォトダイオードにおいて生成
される少数キャリアの量が異なるようになり、結果とし
て、フォトダイオードの境界を横切って移動する信号電
流の大きさに差が生じるようになる。 【００２４】上述の実施形態の多くでは、書込みプロセ
ス後に記憶媒体４０上に存在する全ての変更された領域
１３０をリセットするために、一括消去操作を実行する
ことができる。たとえば、半導体記憶媒体４０全体が適
切に加熱され、冷却される場合には、その記憶媒体４０
全体がその初期の結晶構造またはアモルファス構造にリ
セットされ、書き込まれたデータビットが効率的に消去
される。フォトダイオード記憶媒体４０に関しては、ア
ニーリングのようなプロセスによる一括加熱処理によっ
て、熱的に変更された領域をリセットすることができ
る。 【００２５】関連技術：原子間力顕微鏡（ＡＦＭ） 図２は、先端構造体（tip）２０と、先端構造体２０を
支持し、それ自体がＡＦＭの他の構成要素（図示せず）
によって支持される可撓性サスペンション３０と、可撓
性サスペンション３０の上側表面上に堆積された圧電性
材料５０とから構成される、関連技術による典型的なＡ
ＦＭプローブ１０の側面図である。 【００２６】プローブ１０は、接触、非接触またはタッ
ピング（断続的接触）ＡＦＭモードで動作させることが
できる。接触モードでは、先端構造体２０と記憶媒体４
０とを直に接触させることができるのに対して、非接触
モード（図示せず）は先端構造体２０を記憶媒体４０か
ら最も近い位置（一般には概ね１００ｎｍ以下）に保持
する。タッピングモードでは、可撓性サスペンション３
０が記憶媒体４０の表面に垂直な方向に振動できるよう
になり、一方プローブ１０は記憶媒体４０に対して平行
な方向に移動する。したがって、タッピングモードの先
端構造体２０は記憶媒体４０に断続的に接触または概ね
接触し、記憶媒体４０と直に接触する位置とそれに近接
する位置との間で移動する。 【００２７】先端構造体２０は典型的には、限定はしな
いが、一般的な半導体製造技術によってシリコンまたは
シリコン化合物から形成される。先端構造体２０は典型
的には上述の記憶媒体４０のような基板上に存在する表
面構造の寸法を測定するために用いられるが、先端構造
体２０を用いて、記憶媒体４０の電気的特性を測定する
こともできる。 【００２８】先端構造体２０は、断続的接触、すなわち
タッピングモードによって必要とされるように、あるい
は走査中に記憶媒体に対する先端構造体の懸垂が、平行
方向以外の望ましくない方向に動くのに適応するために
必要とされるように振動するのに十分な可撓性を有する
可撓性サスペンション３０に取り付けられる。言い換え
ると、可撓性サスペンション３０は、先端構造体を接触
状態に、または記憶媒体４０に対して適切な動作距離に
保持する。可撓性サスペンション３０は典型的には、一
端において先端構造体２０を保持し、他端においてＡＦ
Ｍ構造の残りの部分に取り付けられ、それによって支持
される。典型的なＡＦＭ構造における記憶媒体４０は、
先端構造体２０と関連して移動するプラットフォームに
載置され、それにより先端構造体２０が、プラットフォ
ームが移動するのに応じて、記憶媒体４０にわたって走
査されることが可能になる。 【００２９】図２に示される実施形態によれば、可撓性
サスペンション３０の上側表面に圧電材料５０が堆積さ
れる。先端構造体２０が記憶媒体４０にわたって移動す
る際に、先端構造体２０は、記憶媒体４０上の表面変動
によって、可撓性サスペンション３０を上下に移動させ
る。また、この動きによって、圧電材料５０を圧縮また
は伸ばし、その中に電流を流すか、あるいは検出可能な
電圧変化を生じさせる。この電圧または電流は、センサ
（図示せず）によってモニタされ、走査された領域の表
面形状のイメージを生成するために、ＡＦＭの他の構成
要素によって処理される。 【００３０】関連技術の欠点 記憶媒体４０に対して有効に書込みを行うために、特許
文献１に開示される放出器３５０は多くの場合に、大量
のエネルギーを放出することが必要とされ、したがって
苛酷な温度条件を受ける。これらの条件は、放出器３５
０を製造することができる材料のタイプを制限し、場合
によっては放出器３５０を経済的に望ましくないものに
する。 【００３１】一般に、温度の上昇は最も大きな問題であ
ろう。しかしながら、エレクトロマイグレーションのよ
うな事象によって損傷が生じる可能性もある。記憶媒体
４０に対して書込みを行うために、大量の熱エネルギー
が必要とされるとき、大きな電流も必要とされる。しか
しながら、電流が大きくなることは、放出器３５０の材
料内の電界も大きくなることを意味しており、それによ
りエレクトロマイグレーションをまねく可能性がある。 【００３２】さらに、使用される記憶媒体４０によって
は、ある相から別の相に（たとえば、結晶状態からアモ
ルファス状態に）記憶媒体の状態を変化させるだけの十
分なエネルギーを伝えることに関連した条件に耐え得る
放出器を製造するための材料が、入手できないかもしれ
ない。 【００３３】 【特許文献１】米国特許第５，５５７，５９６号明細書 【特許文献２】米国特許第５，９３６，２４３号明細書 【００３４】 【発明が解決しようとする課題】したがって、記憶媒体
４０に対して書込みおよび読出しを行うことができる
が、放出器３５０を通して高電力密度のビームが送られ
ることを必要としない装置および方法が必要とされてい
る。 【００３５】また、非常に高い溶融温度および／または
種々の状態間の遷移温度を有する材料を含む記憶媒体４
０に対して読出しおよび書込みを行うための方法および
装置も必要とされている。 【００３６】 【課題を解決するための手段】本発明のある特定の実施
形態は、ナノメートルスケールのデータビットを記憶媒
体に有効に書き込むために、高電力密度のビームが生成
され、伝えられ、放出される必要性を軽減する方法およ
び装置を提供する。 【００３７】本発明のある特定の実施形態は、高い溶融
温度および／または結晶状態およびアモルファス状態の
ような状態間の高い遷移温度を有する記憶媒体に、ナノ
メートルスケールのデータビットを書き込むことを可能
にする方法および装置を提供する。 【００３８】本発明のある特定の実施形態は、記憶媒体
に対して読出しおよび書込みを行うための構成要素を製
造するために、より経済的な材料を用いることを可能に
するナノメートルスケールデータ記憶のための方法およ
び装置を提供する。 【００３９】本発明のある特定の実施形態は、記憶媒体
に対して読出しおよび書込みを行うための構成要素を製
造するために、より良好な電子工学的特性を有する材料
を用いることを可能にする。 【００４０】 【発明の実施の形態】本発明は、一例として、特に添付
図面に関連した、好適な実施形態の記述において説明さ
れる。 【００４１】図３は、本発明のある特定の実施形態によ
るプローブ１０を示す。プローブ１０は、支持体１１０
と、その支持体に取り付けられた先端構造体１２０とを
含む。そのプローブは、変更された記憶領域１３０と、
変更されていない記憶領域１４０と、抵抗性エレメント
５０とを含む記憶媒体４０の上側に配置される。先端構
造体１２０は一次エネルギー源として機能し、一方、抵
抗性エレメント５０は二次エネルギー源として機能す
る。 【００４２】支持体１１０は、上述のデバイスの任意の
部分によって支持されることができ、先端構造体２０ま
たは放出器３５０のいずれかを支持する。さらに、支持
体１１０は、支持体１１０が基板４０に対して所望の位
置に先端構造体１２０を配置できるようにする任意の他
の支持構造体を含むことができる。しかしながら、先端
構造体１２０が、放出器３５０に関して上述したよう
に、記憶媒体４０から読出しを行うことができるように
するために、先端構造体１２０に十分なエネルギーが供
給されるようにするための方法が存在しなければならな
い。記憶媒体４０に対して書込みを行うための付加的な
エネルギーは、以下に説明されるように、二次エネルギ
ー源によって供給され得る。 【００４３】支持体１１０を支持するデバイスが放出器
アレイ支持体３６０と類似している場合には、放出器ア
レイ支持体３６０は、それに取り付けられ得る支持体１
１０または先端構造体１２０の数に制限されず、記憶媒
体４０に対して移動の範囲は制限されない。 【００４４】ある特定の実施形態によれば、支持体１１
０は先端構造体１２０を通して伝えられ得るエネルギー
を供給する。このエネルギーは、先端構造体１２０から
記憶媒体４０まで伝えられ得る電気的、熱的、光学的ま
たは任意の他のタイプのエネルギーとすることができ
る。書込み操作中に、先端構造体１２０を通して伝えら
れるエネルギーは、変更されていない記憶領域１４０を
変更された記憶領域１３０に変換するための十分な電力
密度を有する。そのエネルギーは、各支持体１１０への
１つまたは多数のワイヤー接続を介して、任意のまたは
全ての支持体１１０に伝えられ得る。 【００４５】先端構造体１２０は、上述の先端構造体２
０または放出器３５０の実施形態の任意のものを含むこ
とができる。また、先端構造体１２０は、記憶媒体４０
に対して書込みおよび読出しを行うための十分なエネル
ギーが先端構造体１２０から放出されるようにする任意
の他の装置を含むこともできる。言い換えると、先端構
造体１２０は、数ある中で、放出器３５０の先端部とす
ることができるか、あるいは接触モード、非接触モード
または断続モードのいずれかにおいて動作するＡＦＭ先
端部とすることができる。支持体１１０および先端構造
体１２０は、たとえば、標準的な半導体処理技術によっ
て製造するために利用されるシリコン、シリコン合金ま
たは他の材料から形成され得る。 【００４６】先端構造体１２０は多くの幾何学的形状を
とることができる。たとえば、内容の全てが本明細書に
組み込まれるGibson等による特許文献２に開示された任
意の先端構造体形状、または本発明の特定の実施形態の
範囲内にある読出しおよび書込み操作を実行することが
できる任意の先端構造体形状をとることができる。 【００４７】記憶媒体４０は、上述の記憶媒体４０の構
成要素または機構のうちの任意のものを含むことができ
る。たとえば、記憶媒体４０は、半導体、ダイオードま
たは蛍光体材料とフォトダイオードとの組み合わせとす
ることができる。さらに、記憶媒体４０は、ナノメート
ルスケールのデータビットが書き込まれ、かつ読み出さ
れることができる任意の材料またはデバイスとすること
ができる。上述の変更された記憶領域１３０および変更
されていない記憶領域１４０は、記憶媒体４０の表面
か、またはその下側に配置され得る。 【００４８】抵抗性エレメント５０は、高温に加熱され
得る任意の材料とすることができる。抵抗性エレメント
５０の温度は、記憶媒体４０の溶融温度未満の状態を維
持することが好ましい。しかしながら、記憶媒体４０の
融点付近の温度まで抵抗性エレメントの温度を上昇させ
ることが望ましい場合もある。 【００４９】抵抗性エレメント５０を加熱する電気的、
磁気的または他の手段が、本発明のある特定の実施形態
の範囲内にある。抵抗性エレメント５０は通常、変更さ
れた領域１３０が存在する記憶媒体４０の領域全体に熱
的に影響を与えることができる。 【００５０】抵抗性エレメント５０は、変更された記憶
領域１３０の深さのさらに十分に下側の記憶媒体４０の
表面に隣接する領域に配置され得る。本発明のある特定
の実施形態によれば、抵抗性エレメント５０は、書込み
または読出しが行われている半導体ウェーハ、ダイオー
ドまたはフォトダイオードの表面上に配置される。 【００５１】動作時に、図３に示される先端構造体１２
０は、記憶媒体４０の記憶領域（局所的な領域）上にエ
ネルギービームを放出する。このビームは一般に低い強
度を有し、本発明のある特定の実施形態にしたがって、
記憶媒体４０に対して書込みおよび読出しを行うことが
できる。 【００５２】このビームはそれ自体では、変更されてい
ない記憶領域１４０を変更された記憶領域１３０に変換
することはできないが、抵抗性エレメント５０をオンに
することにより、書込み操作中に広範囲に及ぶ領域にわ
たって（たとえば、いくつかの記憶領域にわたって、ま
たはさらに記憶媒体４０全体にわたって）記憶媒体４０
が加熱され、変換が促進される。実際には、抵抗性エレ
メント５０は補助エネルギーを提供し、先端構造体１２
０から放出される比較的低い電力密度のビームに抵抗性
エレメント５０からのエネルギーが加えられるときに、
記憶媒体４０の加熱された領域を変換された領域に変化
させるために必要とされる全エネルギーが与えられるよ
うにする。 【００５３】記憶領域材料をアモルファス化することに
より、またはその材料をより低温の結晶相に変化させる
ことにより、記憶媒体４０に書込みが行われるとき、抵
抗性エレメント５０がオンにされ（エネルギーを放出
し）、先端構造体１２０がエネルギービームを放出し、
そのビームによりボンバードされた記憶媒体４０の領域
が溶融する。したがって、先端構造体１２０は一次エネ
ルギー源を構成し、二次エネルギー源とともに用いられ
るとき、記憶媒体４０の領域を変更することができる。
一次エネルギー源は、エネルギーを記憶媒体４０の局所
的なナノメートルスケールの領域に排他的に伝達するこ
とができる装置を含む。一次エネルギー源は典型的に
は、それらがエネルギーを伝達するナノメートルスケー
ルの領域の真上に配置される。それらは、その領域と直
に接触することができるか、またはその領域の最も近く
に配置され得る。 【００５４】二次エネルギー源は、一次エネルギー源と
二次エネルギー源とを合わせて考えるときに、それらに
よって供給されるエネルギーが変更されていない記憶領
域１４０を変更された記憶領域１３０に変更することが
できるように、局所的な領域（ナノメートルスケー
ル）、中間的な領域（マイクロメートルスケールまたは
ミリメートルスケール）あるいは大きな領域（ミリメー
トルスケールより大きく、および／または記憶媒体４０
のかなりの部分からなる）にエネルギーを伝達できる任
意の装置を含む。二次エネルギー源は典型的には記憶媒
体の近くに配置され、それらは、それらのエネルギー源
が、一次エネルギー源が変更されていない記憶領域１４
０を変更された記憶領域１３０に変換するために必要と
されるエネルギーの量を著しく低減するように、一次エ
ネルギー源が配置されるナノメートルスケールの領域に
十分なエネルギーを伝達することができる場所に存在す
ることを意味する。一次エネルギー源および二次エネル
ギー源のさらなる例が以下に提供される。 【００５５】一旦ビームが除去されたなら、溶融された
記憶領域は、制御された熱条件下で冷却され、１つの結
晶相、複数の取り得る結晶相のうちの１つ（記憶領域を
構成する材料がいくつかの取り得る結晶相を有する場
合）、またはアモルファス相のいずれかを達成すること
ができる。アモルファス状態から結晶状態に、またはよ
り低い温度の結晶相から別のより高温の結晶相に記憶領
域材料を変換することにより書込みを行うとき、本発明
のいくつかの実施形態はアニーリングのみを必要とす
る。 【００５６】記憶媒体４０が蛍光体材料によって覆われ
るフォトダイオードである場合には、抵抗性エレメント
５０は、蛍光体材料内の熱損傷または相変化を引き起こ
す閾値温度に向けて、記憶媒体の温度を上昇させる。こ
れにより、先端構造体１２０から放出される熱または電
子ビームを受けて生成されることになる刺激のような、
小さな付加的な熱刺激が、記憶媒体４０の記憶領域の相
変化を引き起こすことを可能にするか、または記憶媒体
４０の記憶領域を熱的に損傷することを可能にする。 【００５７】上述のように、溶融は変更されていない領
域１４０を変更された領域１３０に変換する１つの方法
であるが、他の変換方法も存在する。たとえば、変更さ
れていない領域１４０を、熱的に損傷を受けていない領
域として定義することができ、記憶媒体４０に書込みを
行うために、熱損傷が必要であるようにすることができ
る。その場合には、抵抗性エレメント５０が記憶媒体４
０の温度を上昇させるだけの十分なエネルギーを生成
し、熱損傷を開始できるようにするために、少量の追加
エネルギーのみを必要とするようにする。 【００５８】本発明のある特定の実施形態によれば、読
出し操作を実行する間に、抵抗性エレメント５０がオフ
にされ、記憶媒体４０全体が冷却されるようにする。こ
の時点で、記憶媒体４０がさらされる全エネルギーが小
さくなるので、エネルギービームによりボンバードされ
た記憶媒体４０の表面は、その状態変化を受けることは
ないが、測定可能な信号を生成する。これにより、先端
構造体１２０は、放出されるビームのエネルギー密度を
変更することを必要とせずに、読出し操作を実行するこ
とが可能になる。 【００５９】言い換えると、先端構造体１２０は、抵抗
性エレメント５０が記憶媒体４０を加熱していないとき
であっても記憶媒体４０から信号電流を生成するだけの
十分な付加エネルギーを放出し、記憶媒体４０を加熱す
る抵抗性エレメント５０とともに用いられるときには、
記憶媒体４０を溶融するか、または記憶媒体４０に熱的
に影響を及ぼすだけの十分なエネルギーを供給し、相変
化をもたらす。 【００６０】先端構造体１２０と記憶媒体４０とを離隔
する距離は、図１において放出器３５０を記憶媒体４０
から離隔する距離に類似している。また、その距離は、
非接触モード、接触モードまたはタッピングモードのい
ずれかにおけるＡＦＭプローブ先端構造体の場合の典型
的な距離に対応するように選択されることもできる。 【００６１】先端構造体１２０が記憶媒体４０と直に接
触する本発明の実施形態では、多くの場合に、少なくと
も部分的に耐摩耗性材料、すなわち記憶媒体４０上の摩
耗を低減することになる材料から先端構造体１２０を形
成することが好ましい。さらに、本発明のある特定の実
施形態によれば、先端構造体１２０が溶融された記憶領
域と直に接触するのを防ぐために、または記憶媒体４０
が損傷するのを防ぐために、記憶媒体４０の表面上に保
護層（図示せず）を堆積させることが有利な場合があ
る。先端構造体１２０を保護するために、保護層は一般
に、記憶媒体４０より高い溶融温度を有するように選択
される。また、保護層は、溶融時の材料の流動に起因す
る形状の変化を防ぐこともできる。 【００６２】図４は本発明の実施形態を示しており、そ
れらの実施形態において、先端構造体１２０、すなわち
一次エネルギー源は、光または電子を含むことができる
エネルギービームを放出し、抵抗性エレメント５０（二
次エネルギー源）は、記憶媒体４０の表面を照明する光
源７０（別の二次エネルギー源）によって置き換えられ
る。この場合、光源７０は記憶媒体４０の表面を照明す
る。しかしながら、光源７０からのエネルギーは、照明
される記憶領域の状態を変化させるには不十分である。 【００６３】光源７０のエネルギーに加えて、先端構造
体１２０も、記憶媒体４０上にエネルギーを（典型的に
は電子ビームの形態で）放出する。これにより、先端構
造体１２０は、光源７０がオンにされるときに、記憶媒
体４０に対して書込みをすることが可能になる。しかし
ながら、図３に示される実施形態の場合と同様に、先端
構造体１２０は、記憶媒体４０に影響を与える補助エネ
ルギー源がオフされているときに、単独で記憶媒体４０
からの読出しを行う。 【００６４】図５は本発明のさらに別の実施形態を示し
ており、それらの実施形態では、抵抗性エレメント５０
（または光源７０）が、二次エネルギー源として機能す
る熱源６０によって置き換えられる。熱源６０は、記憶
媒体４０から離れた場所に配置される。熱源６０は、１
つの赤外線加熱ランプ、または熱の形態で記憶媒体４０
にエネルギーを供給することができる任意の他の装置と
することができる。 【００６５】上述の電子および光を用いる装置と同様
に、図５に示される熱を用いる装置によって、熱源６０
は、先端構造体１２０から記憶媒体４０の表面に供給さ
れる熱を補助することが可能になる。これにより、先端
構造体１２０によって放出されるエネルギービームによ
ってボンバードされる記憶領域の状態が変化できるよう
になる。他のデバイスの場合と同様に、記憶媒体４０か
ら読出しを行うとき、熱源６０はオフされることが好ま
しい。 【００６６】図４および図５に示される本発明の実施形
態は、任意のデバイス（たとえば、抵抗性エレメント５
０）が記憶媒体４０と直に接触することを必要としな
い。これにより、エネルギー源は、要望に応じて記憶媒
体４０の上側に配置されることが可能になり、相対的に
低い溶融温度を有する材料、構造またはデバイスは、記
憶媒体４０の表面の下側に配置されることができる。そ
れゆえ、材料、構造およびデバイスは、熱源６０または
放射性の光源７０によって放射されるエネルギーから、
ある程度保護される。対照的に、図３に示されるデバイ
スでは、記憶媒体４０を加熱するための効率が高くな
る。なぜなら、一般的に、エネルギーを放射するときよ
りもエネルギーを伝達するときのほうが、補助エネルギ
ー源との間で失われるエネルギーが小さいためである。
したがって、記憶媒体４０に影響を与えるために、放射
性の熱源６０を用いるか、放射性の光源７０を用いる
か、伝導性の抵抗性エレメント５０を用いるかの選択
は、データ記憶デバイス内の構成要素の動作温度および
エネルギーの保存率のような要因に依存することができ
る。 【００６７】本発明のある特定の実施形態によれば、上
述の先端形状の全てが、上述の全ての記憶媒体４０と、
先端構造体によって供給されるエネルギー以上のエネル
ギーを記憶媒体４０に供給するために用いられる全ての
方法／装置とに適合する。また、上述の任意のエネルギ
ータイプが、本発明の実施形態の範囲内にある任意の装
置構成と適合性がある。 【００６８】上述の実施形態は本発明の一部を表してい
るが、本発明の他の実施形態が、本明細書に開示される
本発明の仕様または実施を検討することにより、当業者
には明らかになるであろう。その仕様、実施例および図
面は例示としてのみ考慮され、本発明は特許請求の範囲
およびそれらの等価物によって規定されることが意図さ
れる。 【００６９】以下においては、本発明の種々の構成要件
の組み合わせからなる例示的な実施形態を示す。 １．データを格納し、及び読出す方法であって、ナノス
ケールの記憶領域を有する記憶媒体（40）を準備するス
テップと、前記記憶媒体（40）を局所的に付勢すること
により、前記記憶媒体（40）から読出しを行うステップ
と、および前記記憶媒体（40）の広範囲に及ぶ領域にエ
ネルギーを供給することにより前記記憶媒体（40）に書
込みを行うステップとからなる、方法。 ２．前記記憶媒体を準備するステップが、蛍光体材料を
備えた、半導体、ダイオード、およびフォトダイオード
のうちの少なくとも１つを準備することを含む、上記１
に記載の方法。 ３．前記書込みを行うステップが、エネルギーを供給す
るために、抵抗性エレメント（50）と、光源（70）と、
熱源（60）とのうちの少なくとも１つを用いることを含
む、上記１に記載の方法。 ４．前記書込みを行うステップが、前記熱源（60）とし
て加熱ランプを設けることを含む、上記３に記載の方
法。 ５．前記書込みを行うステップが、前記記憶媒体（40）
と直に接触する抵抗性エレメント（50）を設けることを
含む、上記３に記載の方法。 ６．前記読出しを行うステップが、シリコン製の一次エ
ネルギー源（120）を設けることを含む、上記１に記載
の方法。 ７．前記書込みを行うステップが、１つの記憶領域（13
0、140）を局所的に付勢することを含む、上記１に記載
の方法。 ８．前記読出しを行うステップが、前記記憶媒体（40）
に非常に接近して一次エネルギー源（120）を設けるこ
とを含む、上記１に記載の方法。 ９．前記読出しを行うステップが、前記記憶媒体（40）
と直に接触する一次エネルギー源（120）を設けること
を含む、上記８に記載の方法。 １０．前記書込みを行うステップが、変更されていない
記憶領域（140）から変更された記憶領域（130）に記憶
領域（130、140）を変化させることを含む、上記１に記
載の方法。 【００７０】 【発明の効果】上述のように、本発明によれば、記憶媒
体に対して書込みおよび読出しを行うことができるが、
放出器を通して高電力密度のビームを送る必要のない装
置および方法を実現することができる。さらに、非常に
高い溶融温度および／または種々の状態間の遷移温度を
有する材料を含む記憶媒体に対して読出しおよび書込み
を行うための方法および装置も実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】関連技術によるＡＲＳデバイスを示す図であ
る。 【図２】関連技術による典型的なＡＦＭプローブ構成の
側面図である。 【図３】メモリ記憶デバイスの記憶媒体内に存在する
か、またはそれに取り付けられる抵抗性エレメントを有
するメモリ記憶デバイスの側面図である。 【図４】メモリ記憶デバイスの記憶媒体上に存在する熱
源を有するメモリ記憶デバイスの側面図である。 【図５】メモリ記憶デバイスの記憶媒体上に存在する光
源を有するメモリ記憶デバイスの側面図である。 【符号の説明】 40 記憶媒体 50 抵抗性エレメント 60 熱源 70 光源 120 先端構造体 130、140 記憶領域
る。 【図２】関連技術による典型的なＡＦＭプローブ構成の
側面図である。 【図３】メモリ記憶デバイスの記憶媒体内に存在する
か、またはそれに取り付けられる抵抗性エレメントを有
するメモリ記憶デバイスの側面図である。 【図４】メモリ記憶デバイスの記憶媒体上に存在する熱
源を有するメモリ記憶デバイスの側面図である。 【図５】メモリ記憶デバイスの記憶媒体上に存在する光
源を有するメモリ記憶デバイスの側面図である。 【符号の説明】 40 記憶媒体 50 抵抗性エレメント 60 熱源 70 光源 120 先端構造体 130、140 記憶領域
─────────────────────────────────────────────────────
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(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０１Ｌ 27/10 ４５１ Ｈ０１Ｌ 27/10 ４５１
45/00 ＺＮＭ 45/00 ＺＮＭＺ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 データを格納し、及び読出す方法であっ
て、 ナノスケールの記憶領域を有する記憶媒体（40）を準備
するステップと、 前記記憶媒体（40）を局所的に付勢することにより、前
記記憶媒体（40）から読出しを行うステップと、および
前記記憶媒体（40）の広範囲に及ぶ領域にエネルギーを
供給することにより前記記憶媒体（40）に書込みを行う
ステップとからなる、方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/984,378 US20030081532A1 (en) | 2001-10-30 | 2001-10-30 | Supplementary energy sources for atomic resolution storage memory devices |
| US09/984378 | 2001-10-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003196893A true JP2003196893A (ja) | 2003-07-11 |
| JP2003196893A5 JP2003196893A5 (ja) | 2005-12-02 |
Family
ID=25530503
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002301499A Withdrawn JP2003196893A (ja) | 2001-10-30 | 2002-10-16 | 原子分解能記憶メモリデバイスのための補助エネルギー源 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20030081532A1 (ja) |
| EP (1) | EP1310954A3 (ja) |
| JP (1) | JP2003196893A (ja) |
| CN (1) | CN1417782A (ja) |
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2001
- 2001-10-30 US US09/984,378 patent/US20030081532A1/en not_active Abandoned
-
2002
- 2002-10-16 JP JP2002301499A patent/JP2003196893A/ja not_active Withdrawn
- 2002-10-30 EP EP02257517A patent/EP1310954A3/en not_active Withdrawn
- 2002-10-30 CN CN02148138A patent/CN1417782A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR100644887B1 (ko) * | 2004-09-07 | 2006-11-15 | 엘지전자 주식회사 | 열 보조장치를 이용한 나노정보 저장장치 및 그 정보기록방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| CN1417782A (zh) | 2003-05-14 |
| US20030081532A1 (en) | 2003-05-01 |
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| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20051014 |
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