JP2003332528A - 原子分解能記憶デバイス - Google Patents
原子分解能記憶デバイスInfo
- Publication number
- JP2003332528A JP2003332528A JP2003126349A JP2003126349A JP2003332528A JP 2003332528 A JP2003332528 A JP 2003332528A JP 2003126349 A JP2003126349 A JP 2003126349A JP 2003126349 A JP2003126349 A JP 2003126349A JP 2003332528 A JP2003332528 A JP 2003332528A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- storage
- storage medium
- storage device
- state
- electron
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B9/00—Recording or reproducing using a method not covered by one of the main groups G11B3/00 - G11B7/00; Record carriers therefor
- G11B9/12—Recording or reproducing using a method not covered by one of the main groups G11B3/00 - G11B7/00; Record carriers therefor using near-field interactions; Record carriers therefor
- G11B9/14—Recording or reproducing using a method not covered by one of the main groups G11B3/00 - G11B7/00; Record carriers therefor using near-field interactions; Record carriers therefor using microscopic probe means, i.e. recording or reproducing by means directly associated with the tip of a microscopic electrical probe as used in Scanning Tunneling Microscopy [STM] or Atomic Force Microscopy [AFM] for inducing physical or electrical perturbations in a recording medium; Record carriers or media specially adapted for such transducing of information
- G11B9/1463—Record carriers for recording or reproduction involving the use of microscopic probe means
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B9/00—Recording or reproducing using a method not covered by one of the main groups G11B3/00 - G11B7/00; Record carriers therefor
- G11B9/12—Recording or reproducing using a method not covered by one of the main groups G11B3/00 - G11B7/00; Record carriers therefor using near-field interactions; Record carriers therefor
- G11B9/14—Recording or reproducing using a method not covered by one of the main groups G11B3/00 - G11B7/00; Record carriers therefor using near-field interactions; Record carriers therefor using microscopic probe means, i.e. recording or reproducing by means directly associated with the tip of a microscopic electrical probe as used in Scanning Tunneling Microscopy [STM] or Atomic Force Microscopy [AFM] for inducing physical or electrical perturbations in a recording medium; Record carriers or media specially adapted for such transducing of information
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B11/00—Recording on or reproducing from the same record carrier wherein for these two operations the methods are covered by different main groups of groups G11B3/00 - G11B7/00 or by different subgroups of group G11B9/00; Record carriers therefor
- G11B11/002—Recording on or reproducing from the same record carrier wherein for these two operations the methods are covered by different main groups of groups G11B3/00 - G11B7/00 or by different subgroups of group G11B9/00; Record carriers therefor using recording by perturbation of the physical or electrical structure
- G11B11/007—Recording on or reproducing from the same record carrier wherein for these two operations the methods are covered by different main groups of groups G11B3/00 - G11B7/00 or by different subgroups of group G11B9/00; Record carriers therefor using recording by perturbation of the physical or electrical structure with reproducing by means directly associated with the tip of a microscopic electrical probe as defined in G11B9/14
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】記憶密度の高い低コストの、電子放出器を用いた
記憶テ゛ハ゛イスの実現。 【解決手段】記憶テ゛ハ゛イス(100)及びその記憶テ゛ハ゛イスを用
いる記憶システム。一実施形態では、記憶テ゛ハ゛イスは、電子放
出器(102,104)と、その電子放出器に非常に接近して配
置される記憶媒体(106)とを含む。その記憶媒体は相変
化材料を含む。検出能力を有する読出し信号検出器(10
9)が、その記憶媒体と通信するように設けられる。
記憶テ゛ハ゛イスの実現。 【解決手段】記憶テ゛ハ゛イス(100)及びその記憶テ゛ハ゛イスを用
いる記憶システム。一実施形態では、記憶テ゛ハ゛イスは、電子放
出器(102,104)と、その電子放出器に非常に接近して配
置される記憶媒体(106)とを含む。その記憶媒体は相変
化材料を含む。検出能力を有する読出し信号検出器(10
9)が、その記憶媒体と通信するように設けられる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、概して記憶デバイ
スに関し、より詳細には電子放出器に基づいた記憶デバ
イスに関する。
スに関し、より詳細には電子放出器に基づいた記憶デバ
イスに関する。
【０００２】
【従来の技術】数十年間、研究者たちは、磁気ハードド
ライブ、光ドライブおよびＤＲＡＭのような情報記憶装
置において、記憶密度を高め、かつ記憶デバイス当たり
のコストを削減しようと試みてきた。しかしながら、よ
り多くの情報を記憶装置に詰め込むことは益々困難にな
ってきている。さらに、それらの装置を作成するための
従来の技術は、記憶密度に関する根本的な限界に近づき
つつある。
ライブ、光ドライブおよびＤＲＡＭのような情報記憶装
置において、記憶密度を高め、かつ記憶デバイス当たり
のコストを削減しようと試みてきた。しかしながら、よ
り多くの情報を記憶装置に詰め込むことは益々困難にな
ってきている。さらに、それらの装置を作成するための
従来の技術は、記憶密度に関する根本的な限界に近づき
つつある。
【０００３】多くの科学者が、記憶密度を高めるための
代替のアプローチを提案している。１つのアプローチ
は、走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）技術に基づく。通
常、そのようなアプローチでは、プローブが記憶媒体に
極めて接近して配置される。たとえば、原子力間顕微鏡
の一実施形態では、プローブは媒体と物理的に接触す
る。走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）では、プローブ
は、媒体のトンネル現象の範囲内に確実に入るようにす
るために、媒体の数ナノメートル以内に存在する。最終
的に媒体またはプローブの表面を損傷したり、情報を消
去したりすることなく、媒体に接触するか、またはその
ように媒体に非常に接近して配置されるプローブを用い
て、記憶システムを低コストで構築することは難しい。
さらに、ＳＴＭでは、ナノメートルの間隔が精密に制御
されなければならない。これは難しい作業である。その
ように極めて接近させる必要性をなくすための方法を見
つけている研究者もいる。１つの技術は、近接場走査顕
微鏡に基づく。しかしながら、この技術は、横方向の分
解能および帯域幅が制限されている。他の技術は、非接
触走査力顕微鏡に基づいているが、それは通常分解能が
低く、信号対雑音比が低いという欠点を抱える。
代替のアプローチを提案している。１つのアプローチ
は、走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）技術に基づく。通
常、そのようなアプローチでは、プローブが記憶媒体に
極めて接近して配置される。たとえば、原子力間顕微鏡
の一実施形態では、プローブは媒体と物理的に接触す
る。走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）では、プローブ
は、媒体のトンネル現象の範囲内に確実に入るようにす
るために、媒体の数ナノメートル以内に存在する。最終
的に媒体またはプローブの表面を損傷したり、情報を消
去したりすることなく、媒体に接触するか、またはその
ように媒体に非常に接近して配置されるプローブを用い
て、記憶システムを低コストで構築することは難しい。
さらに、ＳＴＭでは、ナノメートルの間隔が精密に制御
されなければならない。これは難しい作業である。その
ように極めて接近させる必要性をなくすための方法を見
つけている研究者もいる。１つの技術は、近接場走査顕
微鏡に基づく。しかしながら、この技術は、横方向の分
解能および帯域幅が制限されている。他の技術は、非接
触走査力顕微鏡に基づいているが、それは通常分解能が
低く、信号対雑音比が低いという欠点を抱える。
【０００４】記憶密度が高められたとしても、依然とし
て、情報にアクセスするのに必要な時間という別の大き
な障害を乗り越えなければならない。格納された情報を
検索するのに長い時間を要するなら、その記憶デバイス
の有用性は制限される。言い換えると、記憶密度を高め
るとともに、情報に迅速にアクセスするための方法を見
つけなければならない。
て、情報にアクセスするのに必要な時間という別の大き
な障害を乗り越えなければならない。格納された情報を
検索するのに長い時間を要するなら、その記憶デバイス
の有用性は制限される。言い換えると、記憶密度を高め
るとともに、情報に迅速にアクセスするための方法を見
つけなければならない。
【０００５】上述のことから明らかなように、著しく高
い記憶密度を有するとともに、記憶デバイス当たりのコ
ストが低い、従来にはないアプローチに基づく記憶デバ
イスが依然として求められている。さらに、その記憶デ
バイスは、速いアクセス時間と、高いデータ速度とを有
することが好ましい。さらに、その記憶デバイスは、プ
ローブと記憶媒体との間で極めて接近する必要のないこ
とが好ましい。
い記憶密度を有するとともに、記憶デバイス当たりのコ
ストが低い、従来にはないアプローチに基づく記憶デバ
イスが依然として求められている。さらに、その記憶デ
バイスは、速いアクセス時間と、高いデータ速度とを有
することが好ましい。さらに、その記憶デバイスは、プ
ローブと記憶媒体との間で極めて接近する必要のないこ
とが好ましい。
【０００６】Gibson等に付与された特許文献１は超高密
度記憶デバイスを開示する。その記憶デバイスは、記憶
媒体に非常に接近して配置される多数の電界放出器と、
電界放出器に対して記憶媒体を移動させるためのマイク
ロムーバとを含む。一実施形態では、その記憶媒体はヘ
テロ接合ダイオードを利用する。電子ビーム流によって
ボンバードされた記憶領域から信号電流を生成すること
により、記憶デバイスから情報が読み出され、その場
合、信号電流の大きさが記憶領域の状態に依存する。こ
のアプローチが抱える１つの既知の問題は、デバイスを
動作させるために、シリコンへテロ接合に対して良好な
相変化を生成することが難しいことである。
度記憶デバイスを開示する。その記憶デバイスは、記憶
媒体に非常に接近して配置される多数の電界放出器と、
電界放出器に対して記憶媒体を移動させるためのマイク
ロムーバとを含む。一実施形態では、その記憶媒体はヘ
テロ接合ダイオードを利用する。電子ビーム流によって
ボンバードされた記憶領域から信号電流を生成すること
により、記憶デバイスから情報が読み出され、その場
合、信号電流の大きさが記憶領域の状態に依存する。こ
のアプローチが抱える１つの既知の問題は、デバイスを
動作させるために、シリコンへテロ接合に対して良好な
相変化を生成することが難しいことである。
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５，５５７，５９６号明細書
【非特許文献１】Jones著、「Silicon Field Emission
Transistors and Diodes」，IEEE Transaction on Comp
onents，Hybrids and Manufacturing Technology，1992
年、15，page 1051
Transistors and Diodes」，IEEE Transaction on Comp
onents，Hybrids and Manufacturing Technology，1992
年、15，page 1051
【非特許文献２】Spindt等著、「Physical Properties
of Thin-Film Field Emission CathodesWith Molybdenu
m Cones」，Journal of Applied Physics， 1976年12
月、Vol.47， No. 12
of Thin-Film Field Emission CathodesWith Molybdenu
m Cones」，Journal of Applied Physics， 1976年12
月、Vol.47， No. 12
【非特許文献３】Betsui著、「Fabrication and Charac
teristics of Si Field Emitter Arrays」，Tech. Dige
st 4th Int. Vacuum Microelectronics Conf.， Nagaha
ma， Japan， 1991年、page 26
teristics of Si Field Emitter Arrays」，Tech. Dige
st 4th Int. Vacuum Microelectronics Conf.， Nagaha
ma， Japan， 1991年、page 26
【非特許文献４】Jaecklin等著、「Novel Polysilicon
Comb Actuators for XY-Stages」，Proceedings of Mic
roElectro Mechanical Systems，1992年
Comb Actuators for XY-Stages」，Proceedings of Mic
roElectro Mechanical Systems，1992年
【非特許文献５】Howe等著、「Silicon Micromechanic
s: Sensors and Actuators on a Chip」，IEEE Spectru
m，1990年７月、page 29
s: Sensors and Actuators on a Chip」，IEEE Spectru
m，1990年７月、page 29
【非特許文献６】HuberおよびMarinero著、「Laser-ind
uced Crystallization of Amorphous GeTe: A Time-Res
olved Study」，Physics Review B36，1987年、page 15
95
uced Crystallization of Amorphous GeTe: A Time-Res
olved Study」，Physics Review B36，1987年、page 15
95
【非特許文献７】Noboru Yamada著、「Erasable Phase-
Change Optical Materials」，MRS Bullentin， 1996年
９月
Change Optical Materials」，MRS Bullentin， 1996年
９月
【非特許文献８】「Overwriteable Phase-Change Optic
al Disk Recording」，IEEE Transaction on Magnetic
s，1998年３月、Vol. 34, No. 2
al Disk Recording」，IEEE Transaction on Magnetic
s，1998年３月、Vol. 34, No. 2
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、記憶密度を高めるとともに、記憶デバイスのコ
ストを削減することができる、電子放出器を用いた記憶
デバイスを提供することである。
目的は、記憶密度を高めるとともに、記憶デバイスのコ
ストを削減することができる、電子放出器を用いた記憶
デバイスを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、記憶デバイス
およびその記憶デバイスを用いる記憶システムを提供す
る。一実施形態では、その記憶デバイスは、電子放出器
と、その電子放出器に非常に接近して配置される記憶媒
体とを含む。その記憶媒体は相変化材料を含む。検出能
力を有する読出し信号検出器が、その記憶媒体と通信す
るように設けられる。
およびその記憶デバイスを用いる記憶システムを提供す
る。一実施形態では、その記憶デバイスは、電子放出器
と、その電子放出器に非常に接近して配置される記憶媒
体とを含む。その記憶媒体は相変化材料を含む。検出能
力を有する読出し信号検出器が、その記憶媒体と通信す
るように設けられる。
【００１０】
【発明の実施の形態】好ましい実施形態に関する以下の
詳細な説明では、本明細書の一部を構成し、本発明が実
施され得る特定の実施形態を一例として示す添付図面を
参照する。理解されるように、他の実施形態を用いても
よく、本発明の範囲から逸脱することなく構造的または
論理的な変更を行うことができる。それゆえ、以下の詳
細な説明は、限定の意味に受け取られるべきではなく、
本発明の範囲は、特許請求の範囲によって定義される。
詳細な説明では、本明細書の一部を構成し、本発明が実
施され得る特定の実施形態を一例として示す添付図面を
参照する。理解されるように、他の実施形態を用いても
よく、本発明の範囲から逸脱することなく構造的または
論理的な変更を行うことができる。それゆえ、以下の詳
細な説明は、限定の意味に受け取られるべきではなく、
本発明の範囲は、特許請求の範囲によって定義される。
【００１１】図１は、本発明による記憶デバイス１００
の１つの典型的な実施形態を示す側断面図である。記憶
デバイス１００は、相変化材料から形成される記憶媒体
と通信する陰極ルミネセンス読出し信号検出器を含む。
本明細書で説明される種々の実施形態では、陰極ルミネ
センス読出し信号検出器はフォトダイオードを含む。他
の陰極ルミネセンス読出し信号検出器は、本出願を読ん
だ後に当業者には明らかになり得る。読出し動作中に、
その記憶デバイスは、記憶媒体上に格納された情報を表
す、フォトダイオードによって検出可能な陰極ルミネセ
ンス信号を与える。
の１つの典型的な実施形態を示す側断面図である。記憶
デバイス１００は、相変化材料から形成される記憶媒体
と通信する陰極ルミネセンス読出し信号検出器を含む。
本明細書で説明される種々の実施形態では、陰極ルミネ
センス読出し信号検出器はフォトダイオードを含む。他
の陰極ルミネセンス読出し信号検出器は、本出願を読ん
だ後に当業者には明らかになり得る。読出し動作中に、
その記憶デバイスは、記憶媒体上に格納された情報を表
す、フォトダイオードによって検出可能な陰極ルミネセ
ンス信号を与える。
【００１２】原子分解能記憶デバイス１００は、複数の
電子放出器と、１つまたは複数の媒体表面と、１つまた
は複数のマイクロムーバとを用いる不揮発性メモリコン
ポーネントを含む。一実施形態では、各電子放出器は、
媒体表面上の関連する区分された領域付近に配置され
る。対応するマイクロムーバは、媒体表面に対して電子
放出器を移動させ、媒体表面上の複数の区分された領域
において、データの数多くの読出しおよび書込みの手助
けをする。一態様では、マイクロムーバは、記憶媒体の
対応する区分された領域に取り付けられ、対応する電子
放出器は静止したままであり、電子放出器に対して媒体
が移動する。
電子放出器と、１つまたは複数の媒体表面と、１つまた
は複数のマイクロムーバとを用いる不揮発性メモリコン
ポーネントを含む。一実施形態では、各電子放出器は、
媒体表面上の関連する区分された領域付近に配置され
る。対応するマイクロムーバは、媒体表面に対して電子
放出器を移動させ、媒体表面上の複数の区分された領域
において、データの数多くの読出しおよび書込みの手助
けをする。一態様では、マイクロムーバは、記憶媒体の
対応する区分された領域に取り付けられ、対応する電子
放出器は静止したままであり、電子放出器に対して媒体
が移動する。
【００１３】本発明において用いられる各原子分解能記
憶デバイスはサイズが小さく、必要とされる電力が低
く、しかも不揮発性で、高密度のデータ記憶を提供す
る。本明細書において用いられるような用語「原子分解
能記憶デバイス」は、比較的小さな記憶領域内に、数メ
ガバイトから数ギガバイトのデータポイントのような大
量のデータを格納することができ、非常に少ない電力し
か消費しない不揮発性メモリ記憶デバイスまたはコンポ
ーネントとして定義される。各原子分解能記憶デバイス
は、複数の電子放出器と、１つまたは複数の記憶媒体
と、１つまたは複数のマイクロムーバと、その記憶媒体
において、データの数多くの読出しおよび書込みを行う
ための関連する回路とを含む。用語「媒体」および「複
数の媒体」は、本明細書では、記憶領域に関連して用い
られるとき交換可能に使用される。１つの好ましい実施
形態では、各原子分解能記憶デバイスは、複数の間隔を
おいて配置された電子放出器を含み、各電子放出器は、
記憶媒体上の多数の記憶領域に対して役割を果たす。電
子放出器は、平坦な放出器および先端を有する放出器を
含む。他の電子放出器のタイプは、本明細書を読んだ後
に当業者には明らかになり得る。一実施形態では、原子
分解能記憶デバイスは、幅１ｃｍ未満×高さ１ｃｍ×長
さ２ｍｍ未満であり、数百メガバイト〜数百ギガバイト
のデータ記憶容量を有し、必要な電力は１Ｗ未満（瞬
間）および数十分の１ｍＷ（待機）である。それぞれの
独立した区分された記憶領域は、他の記憶領域とは関係
なく、数ギガバイトのデータを格納することができる。
憶デバイスはサイズが小さく、必要とされる電力が低
く、しかも不揮発性で、高密度のデータ記憶を提供す
る。本明細書において用いられるような用語「原子分解
能記憶デバイス」は、比較的小さな記憶領域内に、数メ
ガバイトから数ギガバイトのデータポイントのような大
量のデータを格納することができ、非常に少ない電力し
か消費しない不揮発性メモリ記憶デバイスまたはコンポ
ーネントとして定義される。各原子分解能記憶デバイス
は、複数の電子放出器と、１つまたは複数の記憶媒体
と、１つまたは複数のマイクロムーバと、その記憶媒体
において、データの数多くの読出しおよび書込みを行う
ための関連する回路とを含む。用語「媒体」および「複
数の媒体」は、本明細書では、記憶領域に関連して用い
られるとき交換可能に使用される。１つの好ましい実施
形態では、各原子分解能記憶デバイスは、複数の間隔を
おいて配置された電子放出器を含み、各電子放出器は、
記憶媒体上の多数の記憶領域に対して役割を果たす。電
子放出器は、平坦な放出器および先端を有する放出器を
含む。他の電子放出器のタイプは、本明細書を読んだ後
に当業者には明らかになり得る。一実施形態では、原子
分解能記憶デバイスは、幅１ｃｍ未満×高さ１ｃｍ×長
さ２ｍｍ未満であり、数百メガバイト〜数百ギガバイト
のデータ記憶容量を有し、必要な電力は１Ｗ未満（瞬
間）および数十分の１ｍＷ（待機）である。それぞれの
独立した区分された記憶領域は、他の記憶領域とは関係
なく、数ギガバイトのデータを格納することができる。
【００１４】図１では、記憶デバイス１００は、電子放
出器１０２および１０４のような多数の電子放出器と、
記憶領域１０８のような多数の記憶領域を含む記憶媒体
１０６と、フォトダイオード１０９と、マイクロムーバ
１１０とを含む。マイクロムーバ１１０は、電子放出器
に対して記憶媒体１０６を走査するか、または逆に記憶
媒体に対して電子放出器を走査する。１つの好ましい実
施形態では、各記憶領域は、１ビットの情報を格納する
ための役割を果たす。記憶媒体１０６は、相変化半導体
材料、または陰極ルミネセンスを示す他の材料から形成
される。フォトダイオード１０９は記憶媒体１０６と通
信する。読出し動作中に、フォトダイオードを用いて、
放出器のうちの１つからの電子ビームが記憶媒体１０６
に衝突する際に生成される陰極ルミネセンス信号を検出
する。陰極ルミネセンス信号の大きさ、および／または
電力密度は、記憶媒体１０６上に格納された情報を表
す。相変化材料から作成された記憶媒体と通信するフォ
トダイオードを用いない類似の記憶デバイスが、Gibson
等の特許文献１に記載されており、その特許は参照によ
り本明細書に組み込まれる。
出器１０２および１０４のような多数の電子放出器と、
記憶領域１０８のような多数の記憶領域を含む記憶媒体
１０６と、フォトダイオード１０９と、マイクロムーバ
１１０とを含む。マイクロムーバ１１０は、電子放出器
に対して記憶媒体１０６を走査するか、または逆に記憶
媒体に対して電子放出器を走査する。１つの好ましい実
施形態では、各記憶領域は、１ビットの情報を格納する
ための役割を果たす。記憶媒体１０６は、相変化半導体
材料、または陰極ルミネセンスを示す他の材料から形成
される。フォトダイオード１０９は記憶媒体１０６と通
信する。読出し動作中に、フォトダイオードを用いて、
放出器のうちの１つからの電子ビームが記憶媒体１０６
に衝突する際に生成される陰極ルミネセンス信号を検出
する。陰極ルミネセンス信号の大きさ、および／または
電力密度は、記憶媒体１０６上に格納された情報を表
す。相変化材料から作成された記憶媒体と通信するフォ
トダイオードを用いない類似の記憶デバイスが、Gibson
等の特許文献１に記載されており、その特許は参照によ
り本明細書に組み込まれる。
【００１５】一実施形態では、電子放出器１０２および
１０４は、比較的先鋭な先端を有する先端放出器であ
る。代案として、他の電子放出器を用いてもよい（たと
えば、平坦または平面電子放出器）。各先端放出器は、
約１ナノメートル〜数百ナノメートルの範囲の曲率半径
を有することができる。動作中に、電子放出器とその対
応するゲートとの間、たとえば電子放出器１０２とその
周囲にある円形ゲート１０３との間に、予め選択された
電位差が印加される。放出器の先鋭な先端に起因して、
電子ビーム流が、放出器から記憶領域に向けて抽出され
る。放出器と記憶媒体１０６との間の距離、放出器のタ
イプ、および必要なスポットサイズ（ビットサイズ）に
応じて、電子光学素子を用いて電子ビームを集束しても
よい。また、電界放出された電子を加速または減速する
ために、または電界放出された電子を集束できるように
するために、記憶媒体１０６にも電圧が印加されてもよ
い。
１０４は、比較的先鋭な先端を有する先端放出器であ
る。代案として、他の電子放出器を用いてもよい（たと
えば、平坦または平面電子放出器）。各先端放出器は、
約１ナノメートル〜数百ナノメートルの範囲の曲率半径
を有することができる。動作中に、電子放出器とその対
応するゲートとの間、たとえば電子放出器１０２とその
周囲にある円形ゲート１０３との間に、予め選択された
電位差が印加される。放出器の先鋭な先端に起因して、
電子ビーム流が、放出器から記憶領域に向けて抽出され
る。放出器と記憶媒体１０６との間の距離、放出器のタ
イプ、および必要なスポットサイズ（ビットサイズ）に
応じて、電子光学素子を用いて電子ビームを集束しても
よい。また、電界放出された電子を加速または減速する
ために、または電界放出された電子を集束できるように
するために、記憶媒体１０６にも電圧が印加されてもよ
い。
【００１６】一実施形態では、筐体１２０が記憶媒体１
０６を少なくとも０．１３３Ｐａ（１０−５トル）のよ
うな部分真空内に維持する。半導体処理技術を用いて、
そのようなタイプの微細加工された電子放出器を真空キ
ャビティ内に製作することは当該技術分野において知ら
れている。たとえば、非特許文献１を参照されたい。
０６を少なくとも０．１３３Ｐａ（１０−５トル）のよ
うな部分真空内に維持する。半導体処理技術を用いて、
そのようなタイプの微細加工された電子放出器を真空キ
ャビティ内に製作することは当該技術分野において知ら
れている。たとえば、非特許文献１を参照されたい。
【００１７】図１に示される１つの実施形態では、各電
子放出器は１つの対応する記憶領域を有する。別の実施
形態では、各電子放出器は多数の記憶領域に対して役割
を果たす。マイクロムーバ１１０が記憶媒体１０６を種
々の場所に移動させるので、各放出器は種々の記憶領域
上に配置される。マイクロムーバ１１０を用いる場合、
電子放出器のアレイが記憶媒体１０６上を走査すること
ができる。
子放出器は１つの対応する記憶領域を有する。別の実施
形態では、各電子放出器は多数の記憶領域に対して役割
を果たす。マイクロムーバ１１０が記憶媒体１０６を種
々の場所に移動させるので、各放出器は種々の記憶領域
上に配置される。マイクロムーバ１１０を用いる場合、
電子放出器のアレイが記憶媒体１０６上を走査すること
ができる。
【００１８】マイクロムーバ１１０は、記憶領域上に電
子放出器を配置するだけの十分な範囲と分解能とを有す
る限り、様々な形態をとることができる。１つの概念的
な例では、マイクロムーバ１１０は、筐体１２０に対し
てＸおよびＹ方向に記憶媒体１０６を走査するために、
標準的な半導体製造工程によって製造される。
子放出器を配置するだけの十分な範囲と分解能とを有す
る限り、様々な形態をとることができる。１つの概念的
な例では、マイクロムーバ１１０は、筐体１２０に対し
てＸおよびＹ方向に記憶媒体１０６を走査するために、
標準的な半導体製造工程によって製造される。
【００１９】後述するように、電子放出器は、その生成
する電子ビームを用いて、記憶領域において情報の読出
しおよび書込みを行うように動作する。したがって、記
憶デバイス１００で用いるのに適した電子放出器は、記
憶媒体上で所望のビット密度を達成するのに十分な細い
電子ビームを生成することができ、かつ媒体に対して読
出しおよび書込みを行うために必要とされる電力密度の
ビーム流を与えることができるタイプからなる。そのよ
うな電子放出器を作成するのに適した種々の方法が当該
技術分野において知られている。たとえば、１つの方法
が、非特許文献２に開示される。別の方法が、非特許文
献３に開示される。
する電子ビームを用いて、記憶領域において情報の読出
しおよび書込みを行うように動作する。したがって、記
憶デバイス１００で用いるのに適した電子放出器は、記
憶媒体上で所望のビット密度を達成するのに十分な細い
電子ビームを生成することができ、かつ媒体に対して読
出しおよび書込みを行うために必要とされる電力密度の
ビーム流を与えることができるタイプからなる。そのよ
うな電子放出器を作成するのに適した種々の方法が当該
技術分野において知られている。たとえば、１つの方法
が、非特許文献２に開示される。別の方法が、非特許文
献３に開示される。
【００２０】一実施形態では、ＸおよびＹの両方向にお
いて５０マイクロメートルの放出器ピッチを有する、１
００×１００の放出器のような、放出器の２次元アレイ
を用いることができる。各放出器は、数万〜数億の記憶
領域内のビットにアクセスできる。たとえば、それらの
放出器は、任意の２つの記憶領域間で約１〜１００ナノ
メートルの周期性を有する記憶領域上を走査する。ま
た、全ての放出器が同時にアドレス指定されるか、また
は多重化の態様でアドレス指定されてもよい。そのよう
なアクセス方式は、アクセス時間を著しく短縮し、記憶
デバイスのデータ速度を高める。
いて５０マイクロメートルの放出器ピッチを有する、１
００×１００の放出器のような、放出器の２次元アレイ
を用いることができる。各放出器は、数万〜数億の記憶
領域内のビットにアクセスできる。たとえば、それらの
放出器は、任意の２つの記憶領域間で約１〜１００ナノ
メートルの周期性を有する記憶領域上を走査する。ま
た、全ての放出器が同時にアドレス指定されるか、また
は多重化の態様でアドレス指定されてもよい。そのよう
なアクセス方式は、アクセス時間を著しく短縮し、記憶
デバイスのデータ速度を高める。
【００２１】図２は、図１の断面２−２の平面図を示し
ており、２組の薄肉の微細加工されたビームによって保
持される記憶媒体１０６およびフォトダイオード１０９
を示す。１１２および１１４のような第１の組の薄肉の
ビームの面は、Ｙ−Ｚ平面内にある。薄肉のビーム１１
２および１１４は、Ｘ方向に撓むことができ、それによ
り記憶媒体１０６が筐体１２０に対してＸ方向に移動す
ることが可能になる。１１６および１１８のような第２
の組の薄肉のビームの面は、Ｘ−Ｚ平面内にある。薄肉
のビーム１１６および１１８によって、記憶媒体１０６
は、筐体１２０に対してＹ方向に移動することが可能に
なる。記憶媒体１０６は第１の組のビームによって保持
され、それらのビームはフレーム１２２に接続される。
フレーム１２２は第２の組のビームによって保持され、
それらのビームは筐体１２０に接続される。静電的手
段、電磁的手段、圧電的手段、または当該技術分野にお
いて知られている他の手段によって、Ｘ−Ｙ方向におい
て、電子放出器が記憶媒体１０６上を走査するか、また
は記憶媒体１０６が電界放出器上を走査する。この例で
は、マイクロムーバ１１０は、電子放出器に対して記憶
媒体１０６を移動させる。そのような微細加工されたマ
イクロムーバに関する一般的な説明は、たとえば、非特
許文献４、および非特許文献５において見いだすことが
できる。
ており、２組の薄肉の微細加工されたビームによって保
持される記憶媒体１０６およびフォトダイオード１０９
を示す。１１２および１１４のような第１の組の薄肉の
ビームの面は、Ｙ−Ｚ平面内にある。薄肉のビーム１１
２および１１４は、Ｘ方向に撓むことができ、それによ
り記憶媒体１０６が筐体１２０に対してＸ方向に移動す
ることが可能になる。１１６および１１８のような第２
の組の薄肉のビームの面は、Ｘ−Ｚ平面内にある。薄肉
のビーム１１６および１１８によって、記憶媒体１０６
は、筐体１２０に対してＹ方向に移動することが可能に
なる。記憶媒体１０６は第１の組のビームによって保持
され、それらのビームはフレーム１２２に接続される。
フレーム１２２は第２の組のビームによって保持され、
それらのビームは筐体１２０に接続される。静電的手
段、電磁的手段、圧電的手段、または当該技術分野にお
いて知られている他の手段によって、Ｘ−Ｙ方向におい
て、電子放出器が記憶媒体１０６上を走査するか、また
は記憶媒体１０６が電界放出器上を走査する。この例で
は、マイクロムーバ１１０は、電子放出器に対して記憶
媒体１０６を移動させる。そのような微細加工されたマ
イクロムーバに関する一般的な説明は、たとえば、非特
許文献４、および非特許文献５において見いだすことが
できる。
【００２２】図３は、記憶領域の２次元アレイと、放出
器の２次元のアレイとを有する記憶媒体１０６の一部に
関する１つの典型的な実施形態を示す平面図である。記
憶領域は外部回路を用いてアドレス指定される。一実施
形態では、外部回路の数を削減するために、記憶媒体は
行１４０および１４２のような行に分離され、その場
合、各行は多数の記憶領域を含む。各放出器は多数の行
について役割を果たす。しかしながら、この実施形態で
は、各放出器は行の全長に対して役割を果たさない。た
とえば、放出器１０２は行１４０〜１４２と、列１４４
〜１４６内の記憶領域に対して役割を果たす。１つの放
出器によってアクセスされる記憶領域の全ての行は、１
つの外部回路に接続される。１つの記憶領域をアドレス
指定するために、その記憶領域に対して役割を果たす放
出器が起動され、マイクロムーバ１１０（図１に示され
る）が、その放出器をその記憶領域に対して移動させ
る。その記憶領域が存在する記憶領域の行に接続される
外部回路も起動される。
器の２次元のアレイとを有する記憶媒体１０６の一部に
関する１つの典型的な実施形態を示す平面図である。記
憶領域は外部回路を用いてアドレス指定される。一実施
形態では、外部回路の数を削減するために、記憶媒体は
行１４０および１４２のような行に分離され、その場
合、各行は多数の記憶領域を含む。各放出器は多数の行
について役割を果たす。しかしながら、この実施形態で
は、各放出器は行の全長に対して役割を果たさない。た
とえば、放出器１０２は行１４０〜１４２と、列１４４
〜１４６内の記憶領域に対して役割を果たす。１つの放
出器によってアクセスされる記憶領域の全ての行は、１
つの外部回路に接続される。１つの記憶領域をアドレス
指定するために、その記憶領域に対して役割を果たす放
出器が起動され、マイクロムーバ１１０（図１に示され
る）が、その放出器をその記憶領域に対して移動させ
る。その記憶領域が存在する記憶領域の行に接続される
外部回路も起動される。
【００２３】１つの方法では、書込みは、電子ビーム流
の電力密度を一時的に増加させ、その記憶領域の表面状
態を変化させることにより達成される。読出しは、フォ
トダイオード１０９によって検出される陰極ルミネセン
ス信号の大きさ、および／または電力密度を検出するこ
とによって、電子ビームへのその記憶領域の作用を測定
するか、またはその記憶領域への電子ビームの作用を測
定することにより行われる。たとえば、変更された記憶
領域はビット１を表すことができ、変更されていない記
憶領域はビット０を表すことができ、その逆も可能であ
る。実際には、２ビットまたはそれより多いビットを表
すために、記憶領域を種々の度合いに変化させることが
できる。変化は永久的なものもあれば、可逆的なものも
ある。永久に変更される記憶媒体は、ＷＯＲＭに適して
いる。
の電力密度を一時的に増加させ、その記憶領域の表面状
態を変化させることにより達成される。読出しは、フォ
トダイオード１０９によって検出される陰極ルミネセン
ス信号の大きさ、および／または電力密度を検出するこ
とによって、電子ビームへのその記憶領域の作用を測定
するか、またはその記憶領域への電子ビームの作用を測
定することにより行われる。たとえば、変更された記憶
領域はビット１を表すことができ、変更されていない記
憶領域はビット０を表すことができ、その逆も可能であ
る。実際には、２ビットまたはそれより多いビットを表
すために、記憶領域を種々の度合いに変化させることが
できる。変化は永久的なものもあれば、可逆的なものも
ある。永久に変更される記憶媒体は、ＷＯＲＭに適して
いる。
【００２４】記憶媒体は、電子放出器からの電子ビーム
にさらされる際に、陰極ルミネセンス信号を与える材料
から作成される。一実施形態では、記憶媒体は相変化材
料から作成される。書込み動作中に、記憶領域の構造
が、その陰極ルミネセンス特性を変化させるように変更
される。本明細書において用いられるような用語「陰極
ルミネセンス」は、電子ビームによる材料の励起に関連
する発光と定義される。一態様では、陰極ルミネセンス
は、電子のボンバードの結果として記憶媒体によって放
出される、概ね１６０〜２０００ｎｍの波長範囲内にあ
る光である。４００〜８００ｎｍが可視領域である。こ
れより波長が短くなると紫外線スペクトル領域であり、
長くなると赤外線スペクトル領域である。陰極ルミネセ
ンスは、任意の光吸収および内部反射プロセスが行われ
た後のある発生量から放出される。低電力密度の電子ビ
ームが記憶媒体１０６に照射される際に、フォトダイオ
ードを用いて陰極ルミネセンス信号を検出することによ
り読出しが行われる。読出し中に、電子ビームの電力密
度は、書込みが行われることのないように十分に低いレ
ベルに保持される。
にさらされる際に、陰極ルミネセンス信号を与える材料
から作成される。一実施形態では、記憶媒体は相変化材
料から作成される。書込み動作中に、記憶領域の構造
が、その陰極ルミネセンス特性を変化させるように変更
される。本明細書において用いられるような用語「陰極
ルミネセンス」は、電子ビームによる材料の励起に関連
する発光と定義される。一態様では、陰極ルミネセンス
は、電子のボンバードの結果として記憶媒体によって放
出される、概ね１６０〜２０００ｎｍの波長範囲内にあ
る光である。４００〜８００ｎｍが可視領域である。こ
れより波長が短くなると紫外線スペクトル領域であり、
長くなると赤外線スペクトル領域である。陰極ルミネセ
ンスは、任意の光吸収および内部反射プロセスが行われ
た後のある発生量から放出される。低電力密度の電子ビ
ームが記憶媒体１０６に照射される際に、フォトダイオ
ードを用いて陰極ルミネセンス信号を検出することによ
り読出しが行われる。読出し中に、電子ビームの電力密
度は、書込みが行われることのないように十分に低いレ
ベルに保持される。
【００２５】記憶媒体１０６の一実施形態は、電子ビー
ムによって、その構造的な状態が結晶性からアモルファ
スに変化することができる材料を含む。アモルファス状
態は異なる陰極ルミネセンス特性を有し、それにより、
その記憶領域に低電力密度の電子ビームが照射される際
に、フォトダイオードを介して異なる陰極ルミネセンス
信号が検出されることになる。その陰極ルミネセンス信
号の大きさ、および／または電力密度を測定することに
より、その記憶領域の状態を判定することができる。材
料をアモルファス状態から結晶状態に変化させるために
は、最初に電子ビームの電力密度を増加させ、その後、
徐々に減少させる。このプロセスによって、その領域が
アニーリングされて結晶状態になるだけの時間が経過す
るように、アモルファス領域が加熱され、その後、徐々
に冷却される。材料を結晶状態からアモルファス状態に
変化させるためには、ビームの電力密度を高いレベルに
増加させ、その後、急速に減少させる。記憶媒体からの
読出しを行うためには、低エネルギーのビームが所望の
記憶領域に集束される。そのようなタイプの材料の一例
は、テルル化ゲルマニウム（ＧｅＴｅ）およびＧｅＴｅ
に基づく三元合金である。加熱源としてレーザビームを
用いて状態を変更するための類似の方法が、非特許文献
６に記載されており、本明細書ではこれ以上の説明はし
ない。別の適切な材料は、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ三元合金で
ある。他の適切な相変化材料および方法は、非特許文献
７と非特許文献８に説明される。他の適切な方法および
材料は、本明細書を読んだ後に当業者には明らかになる
であろう。
ムによって、その構造的な状態が結晶性からアモルファ
スに変化することができる材料を含む。アモルファス状
態は異なる陰極ルミネセンス特性を有し、それにより、
その記憶領域に低電力密度の電子ビームが照射される際
に、フォトダイオードを介して異なる陰極ルミネセンス
信号が検出されることになる。その陰極ルミネセンス信
号の大きさ、および／または電力密度を測定することに
より、その記憶領域の状態を判定することができる。材
料をアモルファス状態から結晶状態に変化させるために
は、最初に電子ビームの電力密度を増加させ、その後、
徐々に減少させる。このプロセスによって、その領域が
アニーリングされて結晶状態になるだけの時間が経過す
るように、アモルファス領域が加熱され、その後、徐々
に冷却される。材料を結晶状態からアモルファス状態に
変化させるためには、ビームの電力密度を高いレベルに
増加させ、その後、急速に減少させる。記憶媒体からの
読出しを行うためには、低エネルギーのビームが所望の
記憶領域に集束される。そのようなタイプの材料の一例
は、テルル化ゲルマニウム（ＧｅＴｅ）およびＧｅＴｅ
に基づく三元合金である。加熱源としてレーザビームを
用いて状態を変更するための類似の方法が、非特許文献
６に記載されており、本明細書ではこれ以上の説明はし
ない。別の適切な材料は、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ三元合金で
ある。他の適切な相変化材料および方法は、非特許文献
７と非特許文献８に説明される。他の適切な方法および
材料は、本明細書を読んだ後に当業者には明らかになる
であろう。
【００２６】一実施形態では、記憶媒体は、２５〜１０
００ｎｍの厚みを有する（たとえば、電子は、１，００
０〜３０，０００ｅＶのエネルギにおいて２５〜１００
０ｎｍを貫通するであろう）。この厚みの範囲は、電子
放出器から放出される電子のエネルギーを増加すること
により、および／または対象の波長において記憶媒体の
光吸収係数を低減することにより拡張され得ることは、
当業者には容易に明らかになるであろう。
００ｎｍの厚みを有する（たとえば、電子は、１，００
０〜３０，０００ｅＶのエネルギにおいて２５〜１００
０ｎｍを貫通するであろう）。この厚みの範囲は、電子
放出器から放出される電子のエネルギーを増加すること
により、および／または対象の波長において記憶媒体の
光吸収係数を低減することにより拡張され得ることは、
当業者には容易に明らかになるであろう。
【００２７】他の方法を用いて、記憶媒体１０６内の状
態変化を引き起こすこともできる。たとえば、穴または
隆起のような、記憶媒体の形状の変化が、その記憶媒体
の陰極ルミネセンス信号を変更するであろう。陰極ルミ
ネセンスの電力密度は、電子ビームが記憶領域に照射さ
れる（たとえば、記憶領域を通過する）際の材料特性に
依存するので、この変更が生じる。材料特性、バンド構
造、および結晶学上の他の変化も陰極ルミネセンス信号
に影響を及ぼす可能性がある。
態変化を引き起こすこともできる。たとえば、穴または
隆起のような、記憶媒体の形状の変化が、その記憶媒体
の陰極ルミネセンス信号を変更するであろう。陰極ルミ
ネセンスの電力密度は、電子ビームが記憶領域に照射さ
れる（たとえば、記憶領域を通過する）際の材料特性に
依存するので、この変更が生じる。材料特性、バンド構
造、および結晶学上の他の変化も陰極ルミネセンス信号
に影響を及ぼす可能性がある。
【００２８】図４は、本発明による記憶デバイスを用い
る記憶システム２００の１つの典型的な実施形態を示す
図である。記憶システム２００は、制御システム２０２
と、記憶デバイス１００とを含む。説明を簡単にするた
めに、記憶デバイス１００の電子放出器１０２、１０
４、記憶媒体１０６、およびフォトダイオード１０９の
みが示される。制御システム２０２または制御システム
２０２の個々の部分は同じ半導体部品上に配置され、記
憶デバイス１００の一部となり得る。
る記憶システム２００の１つの典型的な実施形態を示す
図である。記憶システム２００は、制御システム２０２
と、記憶デバイス１００とを含む。説明を簡単にするた
めに、記憶デバイス１００の電子放出器１０２、１０
４、記憶媒体１０６、およびフォトダイオード１０９の
みが示される。制御システム２０２または制御システム
２０２の個々の部分は同じ半導体部品上に配置され、記
憶デバイス１００の一部となり得る。
【００２９】図４は、記憶デバイス１００に情報を書き
込むことに関する１つの典型的な実施形態を示す。記憶
媒体１０６は、本明細書において前述された特性に類似
の材料特性を有する相変化材料から作成される。記憶媒
体１００は、フォトダイオード１０９と光の通信を行
う。一実施形態では、記憶媒体１０６はフォトダイオー
ド１０９に隣接して配置される。一態様では、記憶媒体
１０６は、フォトダイオード１０９上に塗布または堆積
される相変化材料の薄い層である。別の実施形態では、
フォトダイオード１０９は、記憶媒体の表面から放出さ
れる陰極ルミネセンス信号の一部を検出するために、記
憶媒体１０６の表面（たとえば、電子放出器に隣接す
る）と光の通信を行う。陰極ルミネセンス信号は、ミラ
ーシステムおよび／またはレンズシステムを介して受光
され得る。
込むことに関する１つの典型的な実施形態を示す。記憶
媒体１０６は、本明細書において前述された特性に類似
の材料特性を有する相変化材料から作成される。記憶媒
体１００は、フォトダイオード１０９と光の通信を行
う。一実施形態では、記憶媒体１０６はフォトダイオー
ド１０９に隣接して配置される。一態様では、記憶媒体
１０６は、フォトダイオード１０９上に塗布または堆積
される相変化材料の薄い層である。別の実施形態では、
フォトダイオード１０９は、記憶媒体の表面から放出さ
れる陰極ルミネセンス信号の一部を検出するために、記
憶媒体１０６の表面（たとえば、電子放出器に隣接す
る）と光の通信を行う。陰極ルミネセンス信号は、ミラ
ーシステムおよび／またはレンズシステムを介して受光
され得る。
【００３０】フォトダイオード１０９は、Ｐ−Ｎ接合２
０４によって示されるＰ−Ｎ接合ダイオードであり、層
２０６がｐ層であり、層２０８がｎ層である。代案とし
て、層２０６がｎ層であり、層２０８がｐ層である。
０４によって示されるＰ−Ｎ接合ダイオードであり、層
２０６がｐ層であり、層２０８がｎ層である。代案とし
て、層２０６がｎ層であり、層２０８がｐ層である。
【００３１】書込み動作中、コントローラ２１０は、電
子ビーム流２１２、２１４の電力密度を一時的に増加
し、記憶媒体１０６の表面状態を変更するように動作す
る。一実施形態では、コントローラ２１０は、電子ビー
ム２１２、２１４の電力密度を制御するための定電流源
２２０を含む。
子ビーム流２１２、２１４の電力密度を一時的に増加
し、記憶媒体１０６の表面状態を変更するように動作す
る。一実施形態では、コントローラ２１０は、電子ビー
ム２１２、２１４の電力密度を制御するための定電流源
２２０を含む。
【００３２】変更された記憶領域は２１６で示されてお
り、変更されない記憶領域は２１８で示される。一実施
形態では、変更されない記憶領域２１８を含む記憶媒体
１０６は、第１の状態すなわち結晶状態にある。相変化
材料を結晶状態から、変更された記憶領域２１６によっ
て示されるアモルファス状態に変更するために、電子ビ
ーム２１４の電力密度を高いレベルまで増加させ、その
後、急速に減少させる。一実施形態では、記憶媒体１０
６を形成する相変化材料の特性は、加熱して適切な速度
で冷却することにより、その材料特性をアモルファス状
態から結晶状態に可逆的に変化させることができるよう
な特性である。たとえば、変更された記憶領域２１６を
アモルファス状態から結晶状態に変化させるためには、
最初に電子ビーム２１４の電力密度を増加させ、その
後、徐々に減少させる。このプロセスによって、アモル
ファス領域がアニーリングされて結晶状態になるだけの
時間が経過するように、アモルファス領域が加熱され、
その後、徐々に冷却される。
り、変更されない記憶領域は２１８で示される。一実施
形態では、変更されない記憶領域２１８を含む記憶媒体
１０６は、第１の状態すなわち結晶状態にある。相変化
材料を結晶状態から、変更された記憶領域２１６によっ
て示されるアモルファス状態に変更するために、電子ビ
ーム２１４の電力密度を高いレベルまで増加させ、その
後、急速に減少させる。一実施形態では、記憶媒体１０
６を形成する相変化材料の特性は、加熱して適切な速度
で冷却することにより、その材料特性をアモルファス状
態から結晶状態に可逆的に変化させることができるよう
な特性である。たとえば、変更された記憶領域２１６を
アモルファス状態から結晶状態に変化させるためには、
最初に電子ビーム２１４の電力密度を増加させ、その
後、徐々に減少させる。このプロセスによって、アモル
ファス領域がアニーリングされて結晶状態になるだけの
時間が経過するように、アモルファス領域が加熱され、
その後、徐々に冷却される。
【００３３】図５は、記憶デバイス１００から情報を読
み出すことに関する１つの典型的な実施形態を示す図で
ある。読出しは、低電力密度の電子ビームを記憶媒体１
０６に照射することにより行われる。読出し中、電子ビ
ーム（たとえば、２１２、２１４）の電力密度は、書込
みが生じないように、すなわち記憶媒体１０６の状態を
変更しないように十分に低いレベルに保持される。読出
し動作中、記憶媒体１０６から陰極ルミネセンス信号が
生成される。参照番号２４０によって示される陰極ルミ
ネセンス信号は、記憶媒体１０６上に格納された情報を
表す。陰極ルミネセンス信号２４０はフォトダイオード
１０９によって検出され、フォトダイオードは対応する
出力信号２４２を制御システム２０２に与える。フォト
ダイオードは、光起電性モードまたは光導電性モードに
おいて使用され得る。一実施形態では、制御システム２
０２は、記憶媒体１０６上の情報を読み出すために、出
力信号２４２を受信し、対応する信号をコントローラ２
１０に与える測定回路２５０を含む。一態様では、測定
回路２５０は増幅器回路２５２を含む。一実施形態で
は、増幅器回路２５２はトランスインピーダンス増幅器
回路であり、その入力端子においてフォトダイオード１
０９から電流入力信号２４２を受信し、記憶媒体１０６
上に格納された情報を表す、対応する出力電圧信号２５
４をコントローラ２１０に与える。
み出すことに関する１つの典型的な実施形態を示す図で
ある。読出しは、低電力密度の電子ビームを記憶媒体１
０６に照射することにより行われる。読出し中、電子ビ
ーム（たとえば、２１２、２１４）の電力密度は、書込
みが生じないように、すなわち記憶媒体１０６の状態を
変更しないように十分に低いレベルに保持される。読出
し動作中、記憶媒体１０６から陰極ルミネセンス信号が
生成される。参照番号２４０によって示される陰極ルミ
ネセンス信号は、記憶媒体１０６上に格納された情報を
表す。陰極ルミネセンス信号２４０はフォトダイオード
１０９によって検出され、フォトダイオードは対応する
出力信号２４２を制御システム２０２に与える。フォト
ダイオードは、光起電性モードまたは光導電性モードに
おいて使用され得る。一実施形態では、制御システム２
０２は、記憶媒体１０６上の情報を読み出すために、出
力信号２４２を受信し、対応する信号をコントローラ２
１０に与える測定回路２５０を含む。一態様では、測定
回路２５０は増幅器回路２５２を含む。一実施形態で
は、増幅器回路２５２はトランスインピーダンス増幅器
回路であり、その入力端子においてフォトダイオード１
０９から電流入力信号２４２を受信し、記憶媒体１０６
上に格納された情報を表す、対応する出力電圧信号２５
４をコントローラ２１０に与える。
【００３４】好ましい実施形態を説明するために、本明
細書において特定の実施形態が図示および説明されてき
たが、本発明の範囲から逸脱することなく、図示および
説明された特定の実施形態の代わりに、幅広い代替およ
び／または同等の実施形態が用いられ得ることは当業者
には理解されよう。化学、機械、電気機械、電気および
コンピュータ分野の熟練者であれば、本発明が非常に幅
広い実施形態において実施され得ることは容易に理解さ
れよう。本出願は、本明細書において説明された好まし
い実施形態の任意の適応形態または変形形態を網羅する
ことが意図されている。それゆえ、本発明は特許請求の
範囲およびその等価物によってのみ限定されることが明
らかに意図されている。
細書において特定の実施形態が図示および説明されてき
たが、本発明の範囲から逸脱することなく、図示および
説明された特定の実施形態の代わりに、幅広い代替およ
び／または同等の実施形態が用いられ得ることは当業者
には理解されよう。化学、機械、電気機械、電気および
コンピュータ分野の熟練者であれば、本発明が非常に幅
広い実施形態において実施され得ることは容易に理解さ
れよう。本出願は、本明細書において説明された好まし
い実施形態の任意の適応形態または変形形態を網羅する
ことが意図されている。それゆえ、本発明は特許請求の
範囲およびその等価物によってのみ限定されることが明
らかに意図されている。
【００３５】
【発明の効果】本発明によれば、記憶密度を高めるとと
もに、記憶デバイスのコストが削減される、電子放出器
を用いる記憶デバイスを実現することができる。その記
憶デバイスでは、情報へのアクセス時間が短く、接触に
よって記憶媒体を損傷する恐れもない。
もに、記憶デバイスのコストが削減される、電子放出器
を用いる記憶デバイスを実現することができる。その記
憶デバイスでは、情報へのアクセス時間が短く、接触に
よって記憶媒体を損傷する恐れもない。
【図１】フォトダイオード構造と通信する記憶媒体を有
する、本発明による記憶デバイスの一実施形態を示す断
面図である。
する、本発明による記憶デバイスの一実施形態を示す断
面図である。
【図２】図１の線２−２に沿って見た記憶デバイスの断
面図である。
面図である。
【図３】図１の記憶デバイスの記憶媒体の一部の１つの
典型的な実施形態を示す平面図である。
典型的な実施形態を示す平面図である。
【図４】記憶デバイス内の記憶領域に対して書込みする
電子放出器を含む、本発明による記憶システムの１つの
典型的な実施形態を示す図である。
電子放出器を含む、本発明による記憶システムの１つの
典型的な実施形態を示す図である。
【図５】記憶媒体の記憶領域から読出しを行う電子放出
器を含む、本発明による記憶デバイスの１つの典型的な
実施形態を示す図である。
器を含む、本発明による記憶デバイスの１つの典型的な
実施形態を示す図である。
100 記憶デバイス
102、104 電子放出器
106 記憶媒体
109 フォトダイオード
110 マイクロムーバ
210 コントローラ
Claims (10)
- 【請求項１】記憶デバイス（100）であって、 電子放出器（102、104）と、 前記電子放出器に非常に接近して配置され、相変化材料
を含む、記憶媒体（106）と、 前記電子放出器と前記記憶媒体との間の相対的な位置を
変化させるためのマイクロムーバと、及び前記記憶媒体
と通信して光を検出することができる読出し信号検出器
（109）とによって特徴付けられた、記憶デバイス（10
0）。 - 【請求項２】前記読出し信号検出器がフォトダイオード
（109）を含み、前記記憶媒体（106）が前記読出し信号
検出器に隣接して配置される、請求項１に記載の記憶デ
バイス（100）。 - 【請求項３】前記読出し信号検出器に結合された測定回
路によってさらに特徴付けられた、請求項１に記載の記
憶デバイス（100）。 - 【請求項４】前記読出し信号検出器（109）が陰極ルミ
ネセンス読出し信号検出器である、請求項１に記載の記
憶デバイス（100）。 - 【請求項５】前記記憶媒体（106）が、前記陰極ルミネ
センス読出し信号検出器（109）に隣接して配置される
か、前記陰極ルミネセンス読出し信号検出器（109）上
に堆積されるか、または前記陰極ルミネセンス読出し信
号検出器（109）上に塗布され、前記記憶媒体（106）
が、２５〜１，０００ナノメートルの厚みを有する、請
求項４に記載の記憶デバイス（100）。 - 【請求項６】前記相変化材料（106）がＧｅ−Ｓｂ−Ｔ
ｅを含む、請求項１に記載の記憶デバイス（100）。 - 【請求項７】前記電子放出器（102、104）が電子ビーム
流を生成することができ、前記記憶媒体が、陰極ルミネ
センス特性を有し、かつ情報を格納するための第１の状
態（218）と第２の状態（216）とを有する材料によって
特徴付けられ、前記読出し信号検出器（109）がフォト
ダイオードを含み、前記記憶媒体（106）が前記電子ビ
ーム流にさらされるとき、前記フォトダイオードは、前
記記憶媒体が前記第１の状態にあるか、または前記第２
の状態にあるかを表す陰極ルミネセンス信号を受信する
ように構成されており、前記記憶媒体が相変化材料から
形成されており、前記第１の状態が結晶状態であり、前
記第２の状態がアモルファス状態であり、測定システム
（250）は、前記記憶媒体が前記第１の状態にあるか、
または前記第２の状態にあるかを表す、前記フォトダイ
オードからの出力信号を受信する、請求項１に記載の記
憶デバイス（100）。 - 【請求項８】前記記憶デバイス（100）と通信して、前
記記憶デバイスに対してデータの読出しおよび書込みを
行うための制御システム（202）によってさらに特徴付
けられ、前記記憶システムが書込みモードと読出しモー
ドとを有しており、前記書込みモードでは、前記制御シ
ステム（202）が、前記電子放出器（102、104）から生
成される前記電子ビーム流の電力密度の大きさを制御し
て前記記憶媒体上の記憶場所を前記第１の状態と前記第
２の状態との間で変化させ、前記記憶場所に情報を格納
するように動作し、さらに前記読出しモードでは、前記
制御システムが、前記電子放出器から生成される前記電
子ビーム流の電力密度の大きさを制御して前記フォトダ
イオードに前記記憶媒体上に格納された情報を表す陰極
ルミネセンス信号を与えるように動作し、前記制御シス
テムが前記測定システムを含み、前記制御システムの少
なくとも一部が前記記憶デバイスと同じ半導体チップ上
に配置される、請求項７に記載の記憶システム（10
0）。 - 【請求項９】記憶システム（200）であって、 制御システム（202）と、及び前記制御システム（202）
と通信するように構成された、上記１の記憶デバイス
（100）に類似した記憶デバイスのアレイとによって特
徴付けられ、各記憶デバイスが、電子ビームを生成する
ことができる、半導体微細加工技術によって製作された
電子放出器のアレイと、複数の媒体区画を有する記憶媒
体と、それぞれが、前記媒体においてデータの読出しお
よび書込みを行うために１つまたは複数の電子放出器に
対して１つの媒体区画を移動させるように動作する複数
のマイクロムーバと、各媒体区画に配置されて、前記媒
体区画に格納されたデータを読み出すためのフォトダイ
オードとを含む、記憶システム（200）。 - 【請求項１０】請求項１〜９のいずれか一項に記載の記
憶デバイスから情報を読み出す方法であって、 電子ビームを有する電子放出器（102、104）を、第１の
状態（218）または第２の状態（216）にある記憶領域に
よってその上に情報を格納された相変化記憶媒体（10
6）に非常に接近して配置するステップと、 前記電子放出器を１つの記憶領域上で移動させるステッ
プと、及び前記記憶領域が前記第１の状態にあるか、ま
たは前記第２の状態にあるかを表す、前記相変化記憶媒
体からの陰極ルミネセンス信号を検出するステップとか
らなる、方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US10/137,784 US7027380B2 (en) | 2002-05-02 | 2002-05-02 | Atomic resolution storage device |
| US10/137784 | 2002-05-02 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003332528A true JP2003332528A (ja) | 2003-11-21 |
| JP2003332528A5 JP2003332528A5 (ja) | 2006-06-15 |
| JP4629314B2 JP4629314B2 (ja) | 2011-02-09 |
Family
ID=29269155
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003126349A Expired - Fee Related JP4629314B2 (ja) | 2002-05-02 | 2003-05-01 | 原子分解能記憶デバイス |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7027380B2 (ja) |
| JP (1) | JP4629314B2 (ja) |
| IT (1) | ITRM20030209A1 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3749847B2 (ja) * | 2001-09-27 | 2006-03-01 | 株式会社東芝 | 相変化型不揮発性記憶装置及びその駆動回路 |
| US6969868B2 (en) * | 2002-12-28 | 2005-11-29 | Intel Corporation | Method of storing a data bit including melting and cooling a volume of alloy therein |
| US7085151B2 (en) * | 2004-01-13 | 2006-08-01 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Storage device having a resistance measurement system |
| US7342817B2 (en) * | 2005-04-06 | 2008-03-11 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | System and method for writing data using an electron beam |
| US7903532B2 (en) * | 2006-10-11 | 2011-03-08 | Seagate Technology Llc | Elevated electrodes for probe position sensing |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH097240A (ja) * | 1995-03-20 | 1997-01-10 | Hewlett Packard Co <Hp> | 記憶装置 |
| JP2001523758A (ja) * | 1997-11-13 | 2001-11-27 | マサチューセッツ インスティテュート オブ テクノロジー | 高発光の色−選択材料 |
| JP2002109794A (ja) * | 2000-08-31 | 2002-04-12 | Hewlett Packard Co <Hp> | 変調された陰極導電率に基づく超高密度情報記憶装置 |
| JP2003030832A (ja) * | 2001-05-25 | 2003-01-31 | Hewlett Packard Co <Hp> | 指向性光ビームおよび近接場光源を用いるデータ記憶媒体 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6735163B2 (en) * | 2001-03-02 | 2004-05-11 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Ultra-high density storage device with resonant scanning micromover |
| US6775223B2 (en) * | 2002-01-17 | 2004-08-10 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Systems for controlling storage device emitters |
-
2002
- 2002-05-02 US US10/137,784 patent/US7027380B2/en not_active Expired - Lifetime
-
2003
- 2003-04-30 IT IT000209A patent/ITRM20030209A1/it unknown
- 2003-05-01 JP JP2003126349A patent/JP4629314B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH097240A (ja) * | 1995-03-20 | 1997-01-10 | Hewlett Packard Co <Hp> | 記憶装置 |
| JP2001523758A (ja) * | 1997-11-13 | 2001-11-27 | マサチューセッツ インスティテュート オブ テクノロジー | 高発光の色−選択材料 |
| JP2002109794A (ja) * | 2000-08-31 | 2002-04-12 | Hewlett Packard Co <Hp> | 変調された陰極導電率に基づく超高密度情報記憶装置 |
| JP2003030832A (ja) * | 2001-05-25 | 2003-01-31 | Hewlett Packard Co <Hp> | 指向性光ビームおよび近接場光源を用いるデータ記憶媒体 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US7027380B2 (en) | 2006-04-11 |
| ITRM20030209A0 (it) | 2003-04-30 |
| US20030206512A1 (en) | 2003-11-06 |
| JP4629314B2 (ja) | 2011-02-09 |
| ITRM20030209A1 (it) | 2003-11-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5557596A (en) | Ultra-high density storage device | |
| US6236589B1 (en) | Ultra high density storage media and method thereof | |
| US6987722B2 (en) | Data storage devices with wafer alignment compensation | |
| US20030028725A1 (en) | Redundant array of independent storage devices | |
| WO2000036608A2 (en) | Molecular memory medium and molecular memory integrated circuit | |
| US6735163B2 (en) | Ultra-high density storage device with resonant scanning micromover | |
| EP1251503A2 (en) | Data storage device | |
| US6584416B2 (en) | System and methods for forming data storage devices | |
| JP4629314B2 (ja) | 原子分解能記憶デバイス | |
| US6617597B2 (en) | Circuits and methods for electron-beam control | |
| US7085151B2 (en) | Storage device having a resistance measurement system | |
| US7459321B2 (en) | Method of storing a data bit in a fast-write alloy | |
| US6791931B2 (en) | Accelerometer using field emitter technology | |
| US20020172129A1 (en) | Data storage device | |
| US6930971B2 (en) | Ultra-high density storage device with electron beam steering | |
| US6872964B2 (en) | Data storage device | |
| KR100585462B1 (ko) | 정보 저장 및 독출 장치 | |
| US7209430B2 (en) | Data storage device | |
| JPH0540968A (ja) | 記録及び／又は再生装置 | |
| JP2005071421A (ja) | 記録媒体及び記憶装置 | |
| Saraf | Ultra high density storage media and method thereof | |
| JPH11248533A (ja) | 光記録方法及び光記録システム | |
| JPH0612708A (ja) | 固体表面における個別原子の時間経過に安定なラベリング、および原子範囲における情報ユニットの記憶装置 | |
| JP2002184050A (ja) | 相変化記録読み取り装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060426 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060426 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080904 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100105 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20100402 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20100407 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100705 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100727 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100921 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20101012 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20101111 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131119 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4629314 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131119 Year of fee payment: 3 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |