JP2008192289A

JP2008192289A - ナノ結晶を利用した情報記録媒体とその製造方法、及び情報記録装置

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Publication number: JP2008192289A
Application number: JP2008025257A
Authority: JP
Inventors: Seung-Bum Hong; 承範洪; Simon Buehlmann; シモン・ビュールマン; Shin Ae Jun; 信愛田; Sung-Hoon Choa; 聖熏左; Eun Joo Jang; 銀珠張; Yong-Kwan Kim; 容▲クワン▼ 金
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2007-02-06
Filing date: 2008-02-05
Publication date: 2008-08-21
Anticipated expiration: 2028-02-05
Also published as: CN101241727B; US8642155B2; US20120267703A1; KR100905713B1; CN101241727A; KR20080073589A; US8206803B2; JP4787280B2; US20080186837A1

Abstract

【課題】ナノ結晶を利用した情報記録媒体とその製造方法、及び情報記録装置を提供する。
【解決手段】導電層と、導電層上に形成される下部絶縁層と、下部絶縁層上に形成されるものであって、電荷をトラップしうる導電性のナノ結晶を含むナノ結晶層と、ナノ結晶層上に形成される上部絶縁層と、を備える情報記録媒体である。前記ナノ結晶層は、単一層または複合層で形成される。前記導電性のナノ結晶は、金属または半導体で形成される。前記金属は、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｏｓ、Ｐｈ、Ｉｒ、Ｔａ、Ａｕ及びＡｇからなるグループから選択された少なくとも一つの金属ナノ粒子である。
【選択図】図１

Description

本発明は、情報記録媒体に係り、詳細には、ナノ結晶を利用した情報記録媒体とその製造方法、及びこのような情報記録媒体を備えた情報記録装置に関する。

コンピュータの主保存装置として主に使われるＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）は、情報記録媒体を回転させつつ、その上に記録／再生ヘッドを浮き上げて情報を書き込み／読み取りする装置である。このようなＨＤＤでは、一般的に磁気記録方式が使われている。すなわち、従来のＨＤＤでは、磁場を利用して磁性記録媒体内に第１方向及びその逆方向（以下、第２方向という）に磁化した多数の磁区を作り、前記第１及び第２方向に磁化した磁区をそれぞれデータ‘０’及び‘１’に対応させる。このような磁気記録方式を利用したＨＤＤの記録密度は、最近数十年間急増してきたが、超磁性効果によって５００Ｇｂ／ｉｎ^２以上の記録密度は達成し難い状況である。

したがって、これを克服するための方案として、最近には、パターンメディア、熱補助磁気記録（ＨＡＭＲ：ＨｅａｔＡｓｓｉｓｔｅｄＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｃｏｒｄｉｎｇ）、強誘電体記録媒体または探針記録技術が提案されているが、いかなるものも高いコスト競争力を確保していない実情である。

本発明は、高い記録密度を有する新たな構造の情報記録媒体とその製造方法、及びそのような情報記録媒体を備えた情報記録装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の具現例による情報記録媒体は、導電層と、前記導電層上に形成される下部絶縁層と、前記下部絶縁層上に形成されるものであって、電荷をトラップしうる導電性のナノ結晶を含むナノ結晶層と、前記ナノ結晶層上に形成される上部絶縁層と、を備える。

前記ナノ結晶層は、単一層または複合層で形成される。

前記導電性のナノ結晶は、金属または半導体で形成される。ここで、前記金属は、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｏｓ、Ｐｈ、Ｉｒ、Ｔａ、Ａｕ及びＡｇからなるグループから選択された少なくとも一つの金属ナノ粒子で形成される。そして、前記半導体は、ＩＶ族半導体ナノ粒子、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体ナノ粒子、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ナノ粒子及びＩＶ−ＶＩ族化合物半導体ナノ粒子からなるグループから選択された少なくとも一つで形成される。

前記ナノ結晶層は、絶縁性物質の内部に形成された前記導電性のナノ結晶で形成される。この場合、前記ナノ結晶層は、前記導電性のナノ結晶と絶縁性のナノ結晶との複合体で形成される。一方、前記ナノ結晶層は、絶縁性物質でコーティングされた前記導電性のナノ結晶で形成されることもある。

前記下部絶縁層及び上部絶縁層は、ＳｉＯ_２、ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ、ＺｒＯ_２、ＨｆＯＮ_ｘ、ＺｒＯＮ_ｘ、ＴｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｌａ_２Ｏ_３、ＰｒＯ_２、ＨｆＯ_２、ＨｆＳｉＯ_２、ＺｒＳｉＯ_２及びＨｆＳｉＯ_ｘＮ_ｙからなるグループから選択された少なくとも一つの物質で形成される。そして、前記導電層は、金属で形成される。

前記上部絶縁層上には、保護層がさらに形成され、前記保護層上には、潤滑剤が塗布される。

本発明の他の具現例による情報記録媒体の製造方法は、基板上に導電層及び下部絶縁層を順次に蒸着する工程と、前記下部絶縁層上に電荷をトラップしうる導電性のナノ結晶を含む少なくとも一つのナノ結晶層を形成する工程と、前記少なくとも一つのナノ結晶層上に上部絶縁層を蒸着する工程と、を含む。

前記ナノ結晶層を形成する工程は、前記下部絶縁層上に前記導電性のナノ結晶と絶縁性のナノ結晶とが混合された溶液を塗布した後、これを乾燥させる工程を含みうる。次いで、前記絶縁性のナノ結晶を焼結させる工程がさらに含まれる。

前記ナノ結晶層を形成する工程は、前記下部絶縁層上に絶縁性のナノ結晶が混合された溶液を塗布した後、これを乾燥させる工程と、前記絶縁性のナノ結晶上に前記導電性のナノ結晶が混合された溶液を塗布した後、これを乾燥させる工程と、前記導電性のナノ結晶を覆うように絶縁性のナノ結晶が混合された溶液を塗布した後、これを乾燥させる工程と、を含みうる。次いで、前記絶縁性のナノ結晶を焼結させる工程がさらに含まれる。

前記上部絶縁層上に保護層を形成する工程がさらに含まれ、前記保護層上に潤滑剤を塗布する工程がさらに含まれる。

本発明のさらに他の具現例によれば、情報記録媒体と、前記情報記録媒体の表面から所定間隔浮き上がって前記情報記録媒体に／から情報を記録／再生する情報記録／再生ヘッドと、を備える情報記録装置において、前記情報記録媒体は、導電層と、前記導電層上に形成される下部絶縁層と、前記下部絶縁層上に形成されるものであって、電荷をトラップしうる導電性のナノ結晶を含む少なくとも一つのナノ結晶層と、前記少なくとも一つのナノ結晶層上に形成される上部絶縁層と、を備える情報記録装置が開示される。

ここで、前記情報記録／再生ヘッドは、前記情報記録媒体と対向する第１面及び前記第１面の一端と接する第２面を備える半導体基板と、前記第１面の一端の中央部から前記第２面に延びて形成されるものであって、不純物が低濃度でドーピングされたチャンネル領域と、前記チャンネル領域の両側に前記不純物が前記チャンネル領域より高濃度でドーピングされたソース及びドレイン領域と、前記第２面に形成されたチャンネル領域上に形成される絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成される書き込み電極と、を備えうる。

前記情報記録／再生ヘッドの書き込み電極と前記情報記録媒体の導電層との間に印加された電圧によって、前記書き込み電極から放出された電子が前記導電性のナノ結晶内にトラップされることによって情報が記録される。

そして、前記導電性ナノ結晶内にトラップされた電子によって形成された電場によって発生する前記チャンネル領域の抵抗変化を感知することによって情報が再生される。

前記半導体基板は、ｐ型半導体であり、前記チャンネル領域とソース及びドレイン領域とは、ｎ型不純物領域となりうる。また、前記半導体基板は、ｎ型半導体であり、前記チャンネル領域とソース及びドレイン領域とは、ｐ型不純物領域となりうる。

前記半導体基板の第２面に形成されたソース及びドレイン領域上には、それぞれ第１及び第２電極が形成される。そして、前記半導体基板の第１面上には、ＡＢＳ（ＡｉｒＢｅａｒｉｎｇＳｕｒｆａｃｅ）パターンが形成される。

本発明によれば、情報記録媒体が電荷をトラップしうる導電性のナノ結晶を含むことによって、１Ｔｂ／ｉｎ^２以上の非常に高い記録密度を具現しうる。そして、本発明による情報記録媒体は、強誘電体記録媒体より記録層を低い温度でさらに薄く形成しうるので、コスト競争力を増大させうる。

以下、添付された図面を参照して本発明による望ましい実施形態を詳細に説明する。図面で同じ参照符号は、同じ構成要素を指称し、各構成要素のサイズや厚さは、説明の明瞭性のために誇張されている。一方、以下に説明される実施形態は、例示的なものに過ぎず、このような実施形態から多様な変形が可能である。

図１は、本発明の実施形態による情報記録媒体を概略的に示す断面図である。

図１を参照すれば、本発明の実施形態による情報記録媒体１００は、順次に積層された導電層１１２、下部絶縁層１１４、ナノ結晶層１２０及び上部絶縁層１２４を備える。一方、前記導電層１１２の下面には、図面には示されていないが、基板が設けられている。ここで、前記導電層１１２は、金属で形成される。

そして、前記導電層１１２の上面には、下部絶縁層１１４が形成される。ここで、前記下部絶縁層１１４は、ＳｉＯ_２、ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ、ＺｒＯ_２、ＨｆＯＮ_ｘ、ＺｒＯＮ_ｘ、ＴｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｌａ_２Ｏ_３、ＰｒＯ_２、ＨｆＯ_２、ＨｆＳｉＯ_２、ＺｒＳｉＯ_２及びＨｆＳｉＯ_ｘＮ_ｙからなるグループから選択された少なくとも一つの物質で形成される。しかし、これに限定されるものではない。

前記下部絶縁層１１４の上面には、電荷をトラップしうる導電性のナノ結晶１２１を含むナノ結晶層１２０が形成される。ここで、前記導電性のナノ結晶１２１は、数ｎｍのサイズを有する結晶であって、そのそれぞれは、単位情報に対応する。したがって、本発明の実施形態による情報記録媒体は、１Ｔｂ／ｉｎ^２以上の記録密度を有しうる。

このような導電性のナノ結晶１２１は、金属または半導体で形成される。ここで、前記金属は、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｏｓ、Ｐｈ、Ｉｒ、Ｔａ、Ａｕ及びＡｇからなるグループから選択された少なくとも一つの金属ナノ粒子となりうる。ここで、前記金属ナノ粒子がコアシェルまたは多層シェル構造を有することもある。そして、前記半導体は、ＩＶ族半導体ナノ粒子、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体ナノ粒子、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ナノ粒子及びＩＶ−ＶＩ族化合物半導体ナノ粒子からなるグループから選択された少なくとも一つとなりうる。具体的に、前記ＩＶ族半導体ナノ粒子は、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＣ及びＳｉＧｅからなるグループから選択された少なくとも一つで形成され、前記ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体ナノ粒子は、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＯ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＣｄＳｅＳ、ＣｄＳｅＴｅ、ＣｄＳＴｅ、ＺｎＳｅＳ、ＺｎＳｅＴｅ、ＺｎＳＴｅ、ＨｇＳｅＳ、ＨｇＳｅＴｅ、ＨｇＳＴｅ、ＣｄＺｎＳ、ＣｄＺｎＳｅ、ＣｄＺｎＴｅ、ＣｄＨｇＳ、ＣｄＨｇＳｅ、ＣｄＨｇＴｅ、ＨｇＺｎＳ、ＨｇＺｎＳｅ、ＣｄＺｎＳｅＳ、ＣｄＺｎＳｅＴｅ、ＣｄＺｎＳＴｅ、ＣｄＨｇＳｅＳ、ＣｄＨｇＳｅＴｅ、ＣｄＨｇＳＴｅ、ＨｇＺｎＳｅＳ、ＨｇＺｎＳｅＴｅ及びＨｇＺｎＳＴｅからなるグループから選択された少なくとも一つで形成される。そして、前記ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ナノ粒子は、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＧａＮＰ、ＧａＮＡｓ、ＧａＮＳｂ、ＧａＰＡｓ、ＧａＰＳｂ、ＡｌＮＰ、ＡｌＮＡｓ、ＡｌＰＡｓ、ＡｌＰＳｂ、ＩｎＮＰ、ＩｎＮＡｓ、ＩｎＮＳｂ、ＩｎＰＡｓ、ＩｎＰＳｂ、ＧａＡｌＮＰ、ＧａＡｌＮＡｓ、ＧａＡｌＮＳｂ、ＧａＡｌＰＡｓ、ＧａＡｌＰＳｂ、ＧａＩｎＮＰ、ＧａＩｎＮＡｓ、ＧａＩｎＮＳｂ、ＧａＩｎＰＡｓ、ＧａＩｎＰＳｂ、ＩｎＡｌＮＰ、ＩｎＡｌＮＡｓ、ＩｎＡｌＮＳｂ、ＩｎＡｌＰＡｓ及びＩｎＡｌＰＳｂからなるグループから選択された少なくとも一つで形成され、前記ＩＶ−ＶＩ族化合物半導体ナノ粒子は、ＳｎＳ、ＳｎＳｅ、ＳｎＴｅ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＳｎＳｅＳ、ＳｎＳｅＴｅ、ＳｎＳＴｅ、ＰｂＳｅＳ、ＰｂＳｅＴｅ、ＰｂＳＴｅ、ＳｎＰｂＳ、ＳｎＰｂＳｅ、ＳｎＰｂＴｅ、ＳｎＰｂＳＳｅ、ＳｎＰｂＳｅＴｅ、ＳｎＰｂＳＴｅからなるグループから選択された少なくとも一つで形成される。前述された化合物は、粒子内で均一な濃度に存在するか、または同一粒子内でその濃度分布が部分的に異なる状態に存在し、これにより、コアシェルまたは多層シェル構造が可能である。

このような導電性のナノ結晶１２１が絶縁性物質１２２の内部に形成されることによってナノ結晶層１２０を構成する。ここで、前記絶縁性物質１２２は、下部絶縁層１１４と同じ物質、例えば、ＳｉＯ_２、ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ、ＺｒＯ_２、ＨｆＯＮ_ｘ、ＺｒＯＮ_ｘ、ＴｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｌａ_２Ｏ_３、ＰｒＯ_２、ＨｆＯ_２、ＨｆＳｉＯ_２、ＺｒＳｉＯ_２及びＨｆＳｉＯ_ｘＮ_ｙからなるグループから選択された少なくとも一つの物質で形成される。また、前記ナノ結晶層１２０は、図３に示したように、前記導電性のナノ結晶１２１と絶縁性のナノ結晶１２２’（図３）との複合体で構成されることもある。一方、図面には示されていないが、前記ナノ結晶層は、絶縁性物質でコーティングされた前記導電性のナノ結晶で構成されることもある。一方、図面では、ナノ結晶層１２０が単一層で形成された場合が示されているが、本実施形態では、これに限定されず、ナノ結晶層１２０が複合層で形成されることもある。

前記ナノ結晶層１２０の上面には、上部絶縁層１２４が形成される。ここで、前記上部絶縁層１２４は、下部絶縁層と同じ物質、例えば、ＳｉＯ_２、ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ、ＺｒＯ_２、ＨｆＯＮ_ｘ、ＺｒＯＮ_ｘ、ＴｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｌａ_２Ｏ_３、ＰｒＯ_２、ＨｆＯ_２、ＨｆＳｉＯ_２、ＺｒＳｉＯ_２及びＨｆＳｉＯ_ｘＮ_ｙからなるグループから選択された少なくとも一つの物質で形成される。しかし、これに限定されるものではない。

そして、前記上部絶縁層１２４の上面には、情報記録媒体１００の表面を保護するための保護層１２６がさらに形成される。このような保護層１２６は、例えば、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ−ＬｉｋｅＣａｒｂｏｎ）で形成され、それ以外にも、多様な物質で形成される。一方、前記保護層１２６の上面には、後述する情報記録／再生ヘッド２００（図６）との摩擦を減らすために潤滑剤１２８が塗布される。

前記のような構造で、前記導電性のナノ結晶１２１のそれぞれが後述する情報記録／再生ヘッド２００から放出されて上部絶縁層１２４を通過した電子をトラップすることによって情報を記録する。そして、前記導電性のナノ結晶１２１内にトラップされた電子から発生する電場によって、情報記録／再生ヘッド２００のチャンネル領域２１２での抵抗変化を感知することによって情報を再生する。このように、本発明の実施形態による情報記録媒体では、導電性のナノ結晶１２１のそれぞれが単位情報を構成するので、約１Ｔｂ／ｉｎ^２以上の記録密度を具現しうる。そして、強誘電体記録媒体と比較するとき、記録層の形成のために、強誘電体記録媒体では、約５００℃以上が要求されるが、一方、本実施形態による記録媒体１００では、それより低い温度、例えば、常温または約３５０℃以下の温度が要求される。そして、記録層の厚さは、強誘電体記録媒体では、約１０〜５０ｎｍであるが、一方、本実施形態による記録媒体１００では、１０ｎｍ以下となりうる。したがって、本発明の実施形態による情報記録媒体１００は、強誘電体記録媒体よりコスト競争力を増大させうる。

以下では、前述した情報記録媒体の製造方法を説明する。図２ないし図５は、本発明の他の実施形態による情報記録媒体の製造方法を説明するための図面である。

まず、図２を参照すれば、基板１１０上に導電層１１２及び下部絶縁層１１４を順次に蒸着する。ここで、前記導電層１１２は、金属で形成される。そして前記下部絶縁層１１４は、前述したように、ＳｉＯ_２、ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ、ＺｒＯ_２、ＨｆＯＮ_ｘ、ＺｒＯＮ_ｘ、ＴｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｌａ_２Ｏ_３、ＰｒＯ_２、ＨｆＯ_２、ＨｆＳｉＯ_２、ＺｒＳｉＯ_２及びＨｆＳｉＯ_ｘＮ_ｙからなるグループから選択された少なくとも一つの物質で形成される。しかし、これに限定されるものではない。

図３を参照すれば、前記下部絶縁層１１４の上面に導電性のナノ結晶１２１と絶縁性のナノ結晶１２２’との複合体を形成する。ここで、前記導電性のナノ結晶１２１は、電荷をトラップしうる結晶であって、金属または半導体で形成される。そして、前記絶縁性のナノ結晶１２２’は、前述した下部絶縁層１１４と同じ物質で形成される。このような複合体は、前記下部絶縁層１１４の上面に導電性のナノ結晶１２１と絶縁性のナノ結晶１２２’とが混合された溶液を塗布した後、これを乾燥させることによって形成される。一方、前記複合体は、次のような方法でも形成される。まず、前記下部絶縁層１１４の上面に絶縁性のナノ結晶１２２’が混合された溶液を塗布した後、これを乾燥させる。次いで、前記絶縁性のナノ結晶１２２’上に導電性のナノ結晶１２１が混合された溶液を塗布した後、これを乾燥させる。次いで、前記導電性のナノ結晶１２１を覆うように絶縁性のナノ結晶１２２’が混合された溶液を塗布した後、乾燥させれば、導電性のナノ結晶１２１と絶縁性のナノ結晶１２２’との複合体が形成される。このような導電性のナノ結晶１２１と絶縁性のナノ結晶１２２’との複合体がナノ結晶層１２０’を構成しうる。

そして、図４に示したように、図３に示された絶縁性のナノ結晶１２２’を所定温度、例えば、約３５０℃で焼結させることによって、ナノ結晶層１２１を絶縁性物質１２２の内部に形成された導電性のナノ結晶１２１で構成することもある。一方、図面には示されていないが、前記ナノ結晶層は、絶縁性物質でコーティングされた導電性のナノ結晶で構成されることもある。

図５を参照すれば、前記ナノ結晶層１２０の上面に上部絶縁層１２４を蒸着する。ここで、前記上部絶縁層１２４は、下部絶縁層１１４と同じ物質で形成される。そして、前記上部絶縁層１２４の上面には、保護層１２６をさらに形成しうる。ここで、前記保護層１２６は、例えば、ＤＬＣで形成され、それ以外にも、多様な物質で形成される。また、前記保護層１２６の上面には、潤滑剤１２８がさらに塗布される。一方、以上では、前記ナノ結晶層１２０が単一層で形成された場合が説明されたが、本実施形態は、これに限定されず、前記ナノ結晶層１２０が複合層で形成されることもある。

以下では、前述した情報記録媒体を備える情報記録装置について説明する。図６は、本発明のさらに他の実施形態による情報記録装置を概略的に示す斜視図である。そして、図７は、図６に示された情報記録／再生ヘッドを拡大して示す斜視図であり、図８は、図６に示された情報記録装置の主要部を概略的に示す断面図である。

図６ないし図８を参照すれば、本発明による情報記録装置は、情報記録媒体１００と、前記情報記録媒体１００の表面から浮き上がって前記情報記録媒体１００に／から情報を記録／再生する情報記録／再生ヘッド２００と、を備える。ここで、前記情報記録媒体１００は、回動するディスク形状を有する。前記情報記録媒体１００は、前述した図１に示された本発明の実施形態による情報記録媒体と同じであるので、これについての詳細な説明は省略する。前記情報記録／再生ヘッド２００は、スイングアーム２６０の端部のサスペンション２５０に付着された状態に、前記情報記録媒体１００の表面から浮き上がって回動する。図面で、２７０は、前記スイングアーム２６０を駆動するＶＣＭ（ＶｏｉｃｅＣｏｉｌＭｏｔｏｒ）を表す。

前記情報記録／再生ヘッド２００は、情報記録媒体１００と対向する第１面２１１ａ及び前記第１面２１１ａの一端と接する第２面２１１ｂを備える半導体基板２１１と、前記第１面２１１ａの一端の中央部から前記第２面２１１ｂに延設されるものであって、不純物が低濃度でドーピングされたチャンネル領域２１２と、前記チャンネル領域２１２の両側に前記不純物が前記チャンネル領域２１２より高濃度でドーピングされたソース及びドレイン領域２１３,２１４と、前記第２面２１１ｂに形成されたチャンネル領域２１２上に形成される絶縁膜２２０と、前記絶縁膜２２０上に形成される書き込み電極２１０と、を備える。

前記半導体基板２１１としては、シリコン基板またはＳＯＩ（ＳｉｌｉｃｏｎＯｎＩｎｓｕｌａｔｏｒ）基板が使われる。前記半導体基板２１１には、第１不純物がドーピングされており、前記チャンネル領域２１２、ソース及びドレイン領域２１３,２１４には、第２不純物がドーピングされている。ここで、前記第１不純物がｐ型不純物である場合、第２不純物は、ｎ型不純物となり、第１不純物がｎ型不純物である場合、第２不純物は、ｐ型不純物となる。

前記チャンネル領域２１２は、半導体基板２１１の第１面２１１ａの一端の中央部から前記第２面２１１ｂに延設される。ここで、前記チャンネル領域２１２は、第２面２１１ｂの一部まで延び、端部までは延びないこともある。そして、前記ソース及びドレイン領域２１３,２１４は、前記チャンネル領域２１２の両側に形成される。ここで、前記ソース及びドレイン領域２１３,２１４は、第２面２１１ｂのたん部まで延びうる。前記第２面２１１ｂ上のソース及びドレイン領域２１３,２１４上には、ソース及びドレイン領域２１３,２１４とそれぞれ電気的に連結される第１及び第２電極２１５ａ,２１５ｂが形成される。

前記書き込み電極２１０は、前記書き込み電極２１０と情報記録媒体１００の導電層１１２との間に電圧が印加されることによって電子を放出する電極であって、一般的に金属で形成される。一方、前記半導体基板２１１の第１面２１１ａ上には、情報記録／再生ヘッド２００が情報記録媒体１００の表面から浮き上がるように空気軸受面（ＡＢＳ：ＡｉｒＢｅａｒｉｎｇＳｕｒｆａｃｅ）パターン２１６が形成される。

前記のような構造の情報記録装置で、図８を参照すれば、情報の記録は、次のような過程によって行われる。図８で、２３０は、情報の再生のためのチャンネル領域２１２、ソース及びドレイン領域２１３,２１４を備える再生部を表す。まず、情報記録／再生ヘッド２００の先端に形成された書き込み電極２１０と、情報記録媒体１００の下部に形成された導電層１１２との間に所定電圧が印加されれば、前記書き込み電極２１０から電子が放出される。そして、このように放出された電子は、トンネル効果によって潤滑剤１２８、保護層１２６及び上部絶縁層１２４を通過した後、前記書き込み電極２１０の下部に位置した導電性のナノ結晶１２１にトラップされる。このように、書き込み電極２１０から放出された電子が導電性のナノ結晶１２１にトラップされる過程を通じて、情報記録媒体１００に情報が記録される。

そして、前記のように記録された情報は、次のような過程によって再生される。所定の導電性ナノ結晶１２１の上部に情報記録／再生ヘッド２００のチャンネル領域２１２を位置させれば、前記導電性ナノ結晶１２１内にトラップされた電子から発生する電場がチャンネル領域２１２内での主キャリアの量を変化させ、このような主キャリア量の変化が抵抗変化として現れることによって情報を再生する。一方、書き込み電極２１０と導電層１１２との間に情報を記録するために印加された電圧と反対極性の電圧を印加すれば、導電性のナノ結晶１２１にトラップされた電子は、書き込み電極２１０側に放出され、これにより、情報記録媒体１００に記録された情報は、消去される。

以上、本発明による望ましい実施形態が説明されたが、それは、例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるということが分かるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決定されねばならない。

本発明は、情報記録媒体関連の技術分野に適用可能である。

本発明の実施形態による情報記録媒体の概略的な断面図である。本発明の他の実施形態による情報記録媒体の製造方法を説明するための図面である。本発明の他の実施形態による情報記録媒体の製造方法を説明するための図面である。本発明の他の実施形態による情報記録媒体の製造方法を説明するための図面である。本発明の他の実施形態による情報記録媒体の製造方法を説明するための図面である。本発明のさらに他の実施形態による情報記録装置の概略的な斜視図である。図６に示された情報記録／再生ヘッドを拡大して示す斜視図である。図６に示された情報記録装置の概略的な断面図である。

符号の説明

１００情報記録媒体
１１２導電層
１１４下部絶縁層
１２０ナノ結晶層
１２１ナノ結晶
１２２絶縁性物質
１２４上部絶縁層
１２６保護層
１２８潤滑剤

Claims

導電層と、
前記導電層上に形成される下部絶縁層と、
前記下部絶縁層上に形成されるものであって、電荷をトラップされる導電性のナノ結晶を含むナノ結晶層と、
前記ナノ結晶層上に形成される上部絶縁層と、を備えることを特徴とする情報記録媒体。
前記ナノ結晶層は、単一層または複合層で形成されることを特徴とする請求項１に記載の情報記録媒体。
前記導電性のナノ結晶は、金属または半導体で形成されることを特徴とする請求項１に記載の情報記録媒体。
前記金属は、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｏｓ、Ｐｈ、Ｉｒ、Ｔａ、Ａｕ及びＡｇからなるグループから選択された少なくとも一つの金属ナノ粒子であることを特徴とする請求項３に記載の情報記録媒体。
前記半導体は、ＩＶ族半導体ナノ粒子、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体ナノ粒子、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ナノ粒子及びＩＶ−ＶＩ族化合物半導体ナノ粒子からなるグループから選択された少なくとも一つであることを特徴とする請求項３に記載の情報記録媒体。
前記ＩＶ族半導体ナノ粒子は、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＣ及びＳｉＧｅからなるグループから選択された少なくとも一つで形成されることを特徴とする請求項５に記載の情報記録媒体。
前記ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体ナノ粒子は、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＯ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＣｄＳｅＳ、ＣｄＳｅＴｅ、ＣｄＳＴｅ、ＺｎＳｅＳ、ＺｎＳｅＴｅ、ＺｎＳＴｅ、ＨｇＳｅＳ、ＨｇＳｅＴｅ、ＨｇＳＴｅ、ＣｄＺｎＳ、ＣｄＺｎＳｅ、ＣｄＺｎＴｅ、ＣｄＨｇＳ、ＣｄＨｇＳｅ、ＣｄＨｇＴｅ、ＨｇＺｎＳ、ＨｇＺｎＳｅ、ＣｄＺｎＳｅＳ、ＣｄＺｎＳｅＴｅ、ＣｄＺｎＳＴｅ、ＣｄＨｇＳｅＳ、ＣｄＨｇＳｅＴｅ、ＣｄＨｇＳＴｅ、ＨｇＺｎＳｅＳ、ＨｇＺｎＳｅＴｅ及びＨｇＺｎＳＴｅからなるグループから選択された少なくとも一つで形成されることを特徴とする請求項５に記載の情報記録媒体。
前記ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ナノ粒子は、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＧａＮＰ、ＧａＮＡｓ、ＧａＮＳｂ、ＧａＰＡｓ、ＧａＰＳｂ、ＡｌＮＰ、ＡｌＮＡｓ、ＡｌＰＡｓ、ＡｌＰＳｂ、ＩｎＮＰ、ＩｎＮＡｓ、ＩｎＮＳｂ、ＩｎＰＡｓ、ＩｎＰＳｂ、ＧａＡｌＮＰ、ＧａＡｌＮＡｓ、ＧａＡｌＮＳｂ、ＧａＡｌＰＡｓ、ＧａＡｌＰＳｂ、ＧａＩｎＮＰ、ＧａＩｎＮＡｓ、ＧａＩｎＮＳｂ、ＧａＩｎＰＡｓ、ＧａＩｎＰＳｂ、ＩｎＡｌＮＰ、ＩｎＡｌＮＡｓ、ＩｎＡｌＮＳｂ、ＩｎＡｌＰＡｓ及びＩｎＡｌＰＳｂからなるグループから選択された少なくとも一つで形成されることを特徴とする請求項５に記載の情報記録媒体。
前記ＩＶ−ＶＩ族化合物半導体ナノ粒子は、ＳｎＳ、ＳｎＳｅ、ＳｎＴｅ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＳｎＳｅＳ、ＳｎＳｅＴｅ、ＳｎＳＴｅ、ＰｂＳｅＳ、ＰｂＳｅＴｅ、ＰｂＳＴｅ、ＳｎＰｂＳ、ＳｎＰｂＳｅ、ＳｎＰｂＴｅ、ＳｎＰｂＳＳｅ、ＳｎＰｂＳｅＴｅ、ＳｎＰｂＳＴｅからなるグループから選択された少なくとも一つで形成されることを特徴とする請求項５に記載の情報記録媒体。
前記ナノ結晶層は、絶縁性物質の内部に形成された前記導電性のナノ結晶で形成されることを特徴とする請求項１に記載の情報記録媒体。
前記絶縁性物質は、ＳｉＯ_２、ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ、ＺｒＯ_２、ＨｆＯＮ_ｘ、ＺｒＯＮ_ｘ、ＴｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｌａ_２Ｏ_３、ＰｒＯ_２、ＨｆＯ_２、ＨｆＳｉＯ_２、ＺｒＳｉＯ_２及びＨｆＳｉＯ_ｘＮ_ｙからなるグループから選択された少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１０に記載の情報記録媒体。
前記ナノ結晶層は、前記導電性のナノ結晶と絶縁性のナノ結晶との複合体で形成されることを特徴とする請求項１０に記載の情報記録媒体。
前記ナノ結晶層は、絶縁性物質でコーティングされた前記導電性のナノ結晶で形成されることを特徴とする請求項１に記載の情報記録媒体。
前記下部絶縁層及び上部絶縁層は、ＳｉＯ_２、ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ、ＺｒＯ_２、ＨｆＯＮ_ｘ、ＺｒＯＮ_ｘ、ＴｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｌａ_２Ｏ_３、ＰｒＯ_２、ＨｆＯ_２、ＨｆＳｉＯ_２、ＺｒＳｉＯ_２及びＨｆＳｉＯ_ｘＮ_ｙからなるグループから選択された少なくとも一つの物質で形成されることを特徴とする請求項１に記載の情報記録媒体。
前記導電層は、金属で形成されることを特徴とする請求項１に記載の情報記録媒体。
前記上部絶縁層上には、保護層がさらに形成されることを特徴とする請求項１に記載の情報記録媒体。
前記保護層は、ＤＬＣで形成されることを特徴とする請求項１６に記載の情報記録媒体。
前記保護層上には、潤滑剤が塗布されることを特徴とする請求項１６に記載の情報記録媒体。
基板上に導電層及び下部絶縁層を順次に蒸着する工程と、
前記下部絶縁層上に電荷をトラップしうる導電性のナノ結晶を含むナノ結晶層を形成する工程と、
前記ナノ結晶層上に上部絶縁層を蒸着する工程と、を含むことを特徴とする情報記録媒体の製造方法。
前記ナノ結晶層は、単一層または複合層で形成されることを特徴とする請求項１９に記載の情報記録媒体の製造方法。
前記導電性のナノ結晶は、金属または半導体で形成されることを特徴とする請求項１９に記載の情報記録媒体の製造方法。
前記ナノ結晶層は、絶縁性物質の内部に形成された前記導電性のナノ結晶で形成されることを特徴とする請求項１９に記載の情報記録媒体の製造方法。
前記絶縁性物質は、ＳｉＯ_２、ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ、ＺｒＯ_２、ＨｆＯＮ_ｘ、ＺｒＯＮ_ｘ、ＴｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｌａ_２Ｏ_３、ＰｒＯ_２、ＨｆＯ_２、ＨｆＳｉＯ_２、ＺｒＳｉＯ_２及びＨｆＳｉＯ_ｘＮ_ｙからなるグループから選択された少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項２２に記載の情報記録媒体の製造方法。
前記ナノ結晶層を形成する工程は、前記下部絶縁層上に前記導電性のナノ結晶と絶縁性のナノ結晶とが混合された溶液を塗布した後、これを乾燥させる工程を含むことを特徴とする請求項２２に記載の情報記録媒体の製造方法。
前記絶縁性のナノ結晶を焼結させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項２４に記載の情報記録媒体の製造方法。
前記ナノ結晶層を形成する工程は、前記下部絶縁層上に絶縁性のナノ結晶が混合された溶液を塗布した後、これを乾燥させる工程と、前記絶縁性のナノ結晶上に前記導電性のナノ結晶が混合された溶液を塗布した後、これを乾燥させる工程と、前記導電性のナノ結晶を覆うように絶縁性のナノ結晶が混合された溶液を塗布した後、これを乾燥させる工程と、を含むことを特徴とする請求項２２に記載の情報記録媒体の製造方法。
前記絶縁性のナノ結晶を焼結させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項２６に記載の情報記録媒体の製造方法。
前記ナノ結晶層は、絶縁性物質でコーティングされた前記導電性のナノ結晶で形成されることを特徴とする請求項１９に記載の情報記録媒体の製造方法。
前記下部絶縁層及び上部絶縁層は、ＳｉＯ_２、ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ、ＺｒＯ_２、ＨｆＯＮ_ｘ、ＺｒＯＮ_ｘ、ＴｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｌａ_２Ｏ_３、ＰｒＯ_２、ＨｆＯ_２、ＨｆＳｉＯ_２、ＺｒＳｉＯ_２及びＨｆＳｉＯ_ｘＮ_ｙからなるグループから選択された少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１９に記載の情報記録媒体の製造方法。
前記上部絶縁層上に保護層を形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載の情報記録媒体の製造方法。
前記保護層上に潤滑剤を塗布する工程をさらに含むことを特徴とする請求項３０に記載の情報記録媒体の製造方法。
情報記録媒体と、前記情報記録媒体の表面から所定間隔浮き上がって前記情報記録媒体に／から情報を記録／再生する情報記録／再生ヘッドと、を備える情報記録装置において、
前記情報記録媒体は、
導電層と、
前記導電層上に形成される下部絶縁層と、
前記下部絶縁層上に形成されるものであって、電荷をトラップしうる導電性のナノ結晶を含むナノ結晶層と、
前記ナノ結晶層上に形成される上部絶縁層と、を備えることを特徴とする情報記録装置。
前記ナノ結晶層は、単一層または複合層で形成されることを特徴とする請求項３２に記載の情報記録装置。
前記導電性のナノ結晶は、金属または半導体で形成されることを特徴とする請求項３２に記載の情報記録装置。
前記ナノ結晶層は、絶縁性物質の内部に形成された前記導電性のナノ結晶で形成されることを特徴とする請求項３２に記載の情報記録装置。
前記絶縁性物質は、ＳｉＯ_２、ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ、ＺｒＯ_２、ＨｆＯＮ_ｘ、ＺｒＯＮ_ｘ、ＴｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｌａ_２Ｏ_３、ＰｒＯ_２、ＨｆＯ_２、ＨｆＳｉＯ_２、ＺｒＳｉＯ_２及びＨｆＳｉＯ_ｘＮ_ｙからなるグループから選択された少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項３５に記載の情報記録装置。
前記ナノ結晶層は、前記導電性のナノ結晶と絶縁性のナノ結晶との複合体で形成されることを特徴とする請求項３５に記載の情報記録装置。
前記ナノ結晶層は、絶縁性物質でコーティングされた前記導電性のナノ結晶で形成されることを特徴とする請求項３２に記載の情報記録装置。
前記下部絶縁層及び上部絶縁層は、ＳｉＯ_２、ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ、ＺｒＯ_２、ＨｆＯＮ_ｘ、ＺｒＯＮ_ｘ、ＴｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｌａ_２Ｏ_３、ＰｒＯ_２、ＨｆＯ_２、ＨｆＳｉＯ_２、ＺｒＳｉＯ_２及びＨｆＳｉＯ_ｘＮ_ｙからなるグループから選択された少なくとも一つの物質で形成されることを特徴とする請求項３２に記載の情報記録装置。
前記上部絶縁層上には、保護層がさらに形成されることを特徴とする請求項３２に記載の情報記録装置。
前記保護層上には、潤滑剤が塗布されることを特徴とする請求項４０に記載の情報記録装置。
前記情報記録／再生ヘッドは、
前記情報記録媒体と対向する第１面及び前記第１面の一端と接する第２面を備える半導体基板と、
前記第１面の一端の中央部から前記第２面に延びて形成されるものであって、不純物が低濃度でドーピングされたチャンネル領域と、
前記チャンネル領域の両側に前記不純物が前記チャンネル領域より高濃度でドーピングされたソース及びドレイン領域と、
前記第２面に形成されたチャンネル領域上に形成される絶縁膜と、
前記絶縁膜上に形成される書き込み電極と、を備えることを特徴とする請求項３２に記載の情報記録装置。
前記情報記録／再生ヘッドの書き込み電極と前記情報記録媒体の導電層との間に印加された電圧によって、前記書き込み電極から放出された電子が前記導電性のナノ結晶内にトラップされることによって情報が記録されることを特徴とする請求項４２に記載の情報記録装置。
前記導電性ナノ結晶内にトラップされた電子によって形成された電場によって発生する前記チャンネル領域の抵抗変化を感知することによって情報が再生されることを特徴とする請求項４２に記載の情報記録装置。
前記半導体基板は、ｐ型半導体であり、前記チャンネル領域とソース及びドレイン領域とは、ｎ型不純物領域であることを特徴とする請求項４２に記載の情報記録装置。
前記半導体基板は、ｎ型半導体であり、前記チャンネル領域とソース及びドレイン領域とは、ｐ型不純物領域であることを特徴とする請求項４２に記載の情報記録装置。
前記半導体基板の第２面に形成されたソース及びドレイン領域上には、それぞれ第１及び第２電極が形成されることを特徴とする請求項４２に記載の情報記録装置。
前記半導体基板の第１面上には、ＡＢＳパターンが形成されることを特徴とする請求項４２に記載の情報記録装置。