JP2007273075A - 記録デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】従来の磁気マイクロスタイラスを利用したデバイスにおいては、製作が困難であり、また、感度が悪いという欠点があった。
【解決手段】記録デバイスであって、−磁気フィルムを支持する記録支持体（３０）と；−非磁性材料からなる基部（８０）と、この基部を被覆する磁気抵抗性多層（４６）と、から構成された、マイクロスタイラス（１２）と；−マイクロスタイラス（１２）および支持体（３０）の相対移動手段（１４）と；−マイクロスタイラスの磁気抵抗性多層の抵抗変化を測定し得る読取手段（２０）と；−磁気抵抗性多層（４６）を通して磁気フィルム（３５）内へと電流を循環させることによって、磁化方向を変更し得る書込手段（２０）と；を具備し、読取手段と書込手段とが、同一部材（２０）として構成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、磁気抵抗性層により被覆されたマイクロスタイラス記録デバイスに関するものである。本発明は、テレビジョンまたはコンピュータメモリにおいて使用可能な支持体に情報を記録することに応用することができる。

マイクロスタイラスを適切な支持体上に作用させて情報を記録することは、既に知られている。”マイクロスタイラス”という用語は、ここでは、サイズが約１μｍよりも小さい機械的な（光学的ではない）スタイラスを意味するものとして理解される。これらスタイラスは、通常、電気導通可能である。このようなスタイラスと支持体との間を循環する電流は、前記支持体の局所加熱を引き起こす。これにより支持体の構造を変更することができる。例えば、結晶からアモルファスへの状態移行を引き起こす。これは、書込操作として知られている。引き続く材料の特性の測定、例えば導電率の測定は、読取操作をなす。

この手法は、”相シフト記録”と称される。この場合に使用されるスタイラスは、原子間力マイクロスコープ（Atomic Force Microscopes、略してＡＦＭ）のプローブにおいて発見された種類のものである。

他の手法においては、磁気フィルムを備えた記録支持体、および、走査トンネルマイクロスコープ（Scanning Tunneling Microscopes、略してＳＴＭ）において発見された種類のプローブを使用している。インパルス電流は、なお、スタイラス中を流通し、磁気フィルムを流通する。磁性材料は、ジュール効果により加熱される。永久磁界が外部手段により印加され、ある方向性を有した磁化方向を生成することができる。フィルムが材料のキュリー温度を超えて加熱された場合には、初期磁化方向は、破壊される。

読取の際は、このように処理されたスタイラスは、磁化方向により他のものと区別される。

さらに他の機構においては、磁界内において、材料の保持力強度よりも大きな磁界を作り、したがって、新たな磁化配向をもたらすために、磁気マイクロスタイラス、および、スタイラスの漏洩磁界（leakage magnetic field）を、外部磁界と組み合わせて使用することができる。その場合、読取は、フィルム内の磁界の配向を検出することにより行われる。この検出は、レーザビームの偏光面の回転を測定することにより、光学的に達成することができる。
特開平０７−２９６３４１号公報 特開平０７−２３０６０３号公報 特開平０７−２３５０８７号公報

磁気マイクロスタイラスを利用した従来のデバイスは、様々な観点において満足のいくものではあるけれども、特に、製作が困難であること、および、感度が悪いことにより、ある種の欠点を有している。

したがって、本発明は、これら欠点を克服することを目的としている。

この目標に対して、本発明は、マイクロスタイラスが格別に製造容易でありかつ高感度な種類のものであるような記録デバイスを提供する。本発明においては、マイクロスタイラスは、磁気抵抗性多層により被覆された非磁性スタイラスから構成される。そのような多層は、磁界のいかなる変化に対しても、抵抗値がΔＲだけ変化する抵抗Ｒを備えている。よって、マイクロスタイラスを記録支持体の表面に沿って移動させた場合には、マイクロスタイラスの抵抗の変化ΔＲを測定することにより、磁界変化を測定することができる。これは、標準的手段（電流源または電圧源、および、電圧測定手段または電流測定手段）のみを使用するだけで済む周知の測定方法である。書込時には、電流が、例えばパルスの形態で多層内を循環し、記録支持体を貫通する。この時、材料の局所加熱が引き起こされ、キュリー温度を超える程度の温度上昇がもたらされる。同時に磁界を印加することにより、支持体内に情報ビットを書き込むことができる。したがって、本発明においては、磁気抵抗性多層は、読取操作および書込操作の両方のために機能する。

本発明は、特許請求の範囲に記載された構成を具備した記録デバイスを提供する。

図１は、記録デバイスを示す図である。図において、記録デバイスは、フレキシブルアーム１０の先端に、マイクロスタイラス１２を備えている。フレキシブルアーム１０およびマイクロスタイラス１２は、全体として、手段１４により一次元的にあるいは二次元的に移動可能とされている。電源および測定回路２０が、アーム１０に接続されている。記録支持体３０が、マイクロスタイラス１２の下に配置されている。書込は、各読取後においてスタイラスを移動させることにより、支持体上において１点ずつ行われる。読取は、また、横方向移動とともに１点ずつおこなわれる。

図２（ａ）および図２（ｂ）は、本発明の範疇における書込および読取操作を示している。図２（ａ）には、磁気抵抗性多層４６により被覆された非磁性スタイラス１２を示している。このスタイラスは、磁気フィルム３５で被覆された基板３２からなる記録支持体３０に向けて配置されている。外部磁界Ｈが、常に印加されている。層３５の磁化方向は、磁界Ｈと平行であるか、あるいは、そうでないかのどちらかである。この磁化方向は、多層４６および層３５に電流を循環させることにより得られる。この電流は、フィルム３５に局所加熱をもたらす。これにより、前記フィルムは、キュリー温度を超える温度とされる。この時、外部磁界Ｈが、外部磁界Ｈと同一の向きの磁界をフィルムに押し付ける。

本発明の特徴点においては、そのような支持体から情報を読み取るに際して、記録支持体の漏洩磁界（leakage magnetic field）が、磁気抵抗性多層により、検出される。磁気抵抗性多層の相対抵抗変化、すなわちΔＲ／Ｒは、スタイラスに対向するフィルム３５の磁化方向が、ある方向であるか他の方向であるかによって、正または負となる。よって、図２（ｂ）は、磁化方向が互いに逆向きである２つの領域３７、３９を示している。この場合、２つの領域３７、３９における多層４６のΔＲ／Ｒの変化は、また、逆となる。

図３は、磁気抵抗性多層を備えるスタイラスの構造を、より詳細に示している。図示の例においては、アーム１０は、例えば、部分的には、結晶平面に沿ってエッチングされたシリコンである。シリコンがこのように結晶平面に沿ってエッチングされていることにより、ピラミッド状非磁性マイクロスタイラス４２が形成されている。例えばＳｉＯ2 あるいはＳｉ3Ｎ4等の絶縁層４４が、このマイクロスタイラス上に、既に成膜されている。この絶縁層自身は、磁気抵抗性多層４６で被覆されている。各マイクロスタイラスの基部には、書込に必要な電流ｉの注入を可能とする電気接続のためのコンタクトブロック４８が設けられている。

磁気抵抗性層４６は、好ましくは、巨大磁気抵抗として知られているスピン−バルブタイプ（spin-valve type）の多層である。この多層は、例えば、ＮｉＦｅ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ／ＦｅＭｎ／Ｆｅからなる積層体とすることができる。

図４（ａ）および図４（ｂ）により、そのような磁気抵抗性多層を備えるスタイラスの作用が、より明瞭に理解されるであろう。図４（ａ）においては、磁気抵抗性多層は、機能別に図示されている。すなわち、基板８０、ソフトな第１磁性材料からなる第１層８１、絶縁性の第２層８５、ソフトな第２磁性材料からなる第３層８２、そして、反強磁性タイプの第３磁性材料からなる最終層８３である。

図４（ｂ）には、相対抵抗変化ΔＲ／Ｒが、印加磁界Ｈおよび記録支持体からくる磁界の関数として示されている。符号１、２、３が付された矢印は、図４（ａ）に図示された層８１、８２、８３内の磁化方向に対応している。磁界が強力である場合、または、負である場合には、３つの磁化方向は、平行である（強磁性領域、ＦＭ）。中間領域においては、層８１の磁化方向は、他のものとは逆である（反強磁性領域、ＡＦＭ）。この場合、Ｈの関数としてのΔＲ／Ｒサイクルは、階段状の形態を呈しており、弱くかつわずかに正の臨界磁界Ｈｃ1 （１＜Ｈｃ1 ＜１エルステッド）付近における値ＲFMから他の値ＲAFM への急激なΔＲ／Ｒのスイッチングを伴っている。記録媒体の漏洩磁界は、少なくともこの臨界磁界Ｈｃ1 に等しい。すなわち、ΔＲ／Ｒの変化が磁気抵抗層により読み取られる。

上記において説明した本発明は、どんな構造にも適用でき、また、任意数のマイクロスタイラスに適用できる。特に、一直線状にあるいはマトリクス状に配列された複数のマイクロスタイラスを備えるデバイスにおいて使用することができる。

マイクロスタイラス記録デバイスの構造を全体的に示す図である。 図２（ａ）および図２（ｂ）は、本発明における書込操作および読取操作を概略的に示す図である。 本発明におけるマイクロスタイラスを示す断面図である。 図４（ａ）は、磁気抵抗性多層の例を示す図であり、図４（ｂ）は、印加磁界の関数として抵抗の相対変化を示す図である。

符号の説明

１２ マイクロスタイラス
１４ 相対移動手段
２０ 電源および測定回路（書込手段、読取手段）
３０ 記録支持体
３５ 磁気フィルム
３７ 領域
３９ 領域
４６ 磁気抵抗性多層

Claims (7)

1. 記録デバイスであって、
   −所定の磁化方向を有した複数の磁化領域を備えてなる磁気フィルムを支持する記録支持体（３０）と；
   −非磁性材料からなる基部（８０）と、この基部を被覆する磁気抵抗性多層（４６）と、から構成された、少なくとも１つのマイクロスタイラス（１２）と；
   −前記少なくとも１つのマイクロスタイラス（１２）および前記支持体（３０）の相対移動手段（１４）と；
   −前記少なくとも１つのマイクロスタイラスの前記磁気抵抗性多層の抵抗変化を測定し得る読取手段（２０）と；
   −前記マイクロスタイラスの前記磁気抵抗性多層（４６）を通して前記磁気フィルム（３５）内へと電流を循環させることによって、前記磁気フィルムを加熱することができ、かつ、前記フィルム（３５）のうちの前記スタイラスに対向配置された領域（３７，３９）の磁化方向を変更し得る書込手段（２０）と；
   を具備し、
   前記読取手段と前記書込手段とが、同一のマイクロスタイラス（１２）として構成されていることを特徴とする記録デバイス。
2. 請求項１記載の記録デバイスにおいて、
   前記読取手段（２０）が、前記磁気抵抗性多層（４６）を通して前記磁気フィルム（３５）内へと電流を循環させることによって、前記磁気抵抗性多層の抵抗変化を測定することを特徴とする記録デバイス。
3. 請求項２記載の記録デバイスにおいて、
   前記マイクロスタイラスが、書込に必要なただ１つのコンタクトブロック（４８）を備えていることを特徴とする記録デバイス。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の記録デバイスにおいて、
   前記マイクロスタイラスが、前記非磁性基部（８０）と前記磁気抵抗性多層（４６）との間に、絶縁層（４４）を備えていることを特徴とする記録デバイス。
5. 請求項４記載の記録デバイスにおいて、
   前記非磁性基部が、非磁性ピラミッド（４２）の形態とされていることを特徴とする記録デバイス。
6. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の記録デバイスにおいて、
   前記磁気抵抗性多層（４６）が、スピン−バルブタイプからなることを特徴とする記録デバイス。
7. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の記録デバイスにおいて、
   前記マイクロスタイラスの前記基部（８０）が、ソフトな第１磁性材料からなる第１層（８１）によって被覆され、
   この第１層（８１）が、絶縁性の第２層（８５）によって被覆され、
   この第２層（８５）が、ソフトな第２磁性材料からなる第３層（８２）によって被覆され、
   この第３層（８２）が、反強磁性タイプの第３磁性材料からなる最終層（８３）によって被覆されていることを特徴とする記録デバイス。

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