JP2756254B2 - 記録装置及び再生装置 - Google Patents
記録装置及び再生装置Info
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- 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
- G11B9/1418—Disposition or mounting of heads or record carriers
- G11B9/1427—Disposition or mounting of heads or record carriers with provision for moving the heads or record carriers relatively to each other or for access to indexed parts without effectively imparting a relative movement
- G11B9/1436—Disposition or mounting of heads or record carriers with provision for moving the heads or record carriers relatively to each other or for access to indexed parts without effectively imparting a relative movement with provision for moving the heads or record carriers relatively to each other
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- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
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- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S977/00—Nanotechnology
- Y10S977/84—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure
- Y10S977/849—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure with scanning probe
- Y10S977/85—Scanning probe control process
- Y10S977/851—Particular movement or positioning of scanning tip
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は記録装置及び再生装置に関するものである。
近年、メモリ材料の用途は、コンピユータおよびその
関連機器、ビデオデイスク，デイジタルオーデイオデイ
スク等のエレクトロニクス産業の中核をなすものであ
り、その材料開発も極めて活発に進んでいる。メモリ材
料に要求される性能は用途により異なるが、一般的に
は、 高密度で記録容量が大きい、 記録再生の応答速度が速い、 消費電力が少ない、 生産性が高く、価格が安い、 等が挙げられる。
関連機器、ビデオデイスク，デイジタルオーデイオデイ
スク等のエレクトロニクス産業の中核をなすものであ
り、その材料開発も極めて活発に進んでいる。メモリ材
料に要求される性能は用途により異なるが、一般的に
は、 高密度で記録容量が大きい、 記録再生の応答速度が速い、 消費電力が少ない、 生産性が高く、価格が安い、 等が挙げられる。
従来までは磁性体や半導体を素材とした半導体メモリ
や磁気メモリが主であったが、近年レーザー技術の進展
にともない、有機色素，フオトポリマーなどの有機薄膜
を用いた光メモリによる安価で高密度な記録媒体が登場
してきた。
や磁気メモリが主であったが、近年レーザー技術の進展
にともない、有機色素，フオトポリマーなどの有機薄膜
を用いた光メモリによる安価で高密度な記録媒体が登場
してきた。
また、１個の有機分子に論理素子やメモリ素子等の機
能に持たせた分子電子デバイスの提案が発表され、分子
電子デバイスの構築技術の一つとみられるラングミユア
ーブロジエツト膜（以下LB膜と略す）についての研究も
活発化している。LB膜は有機分子を規則正しく１分子層
ずつ積層したもので膜厚の制御は分子長の単位で行うこ
とができ、一様で均質な超薄膜を形成できる。この特徴
を十分に活したデバイス作成としてLB膜を絶縁膜として
使う多くの試みが行われてきている。例えば金属・絶縁
体・金属（MIM）構造のトンネル接合素子［G.L.Larkins
et al.,Thin Solid Films,99，（1983）］や金属・絶
縁体・半導体（MIS）構造に発光素子［G.G.Roberts et
al.,Electronics Letters,20,489（1984）］あるいはス
イツチング素子［N.J.Thomsa et al.,Electronics Lett
ers,20,838（1984）］がある。これら一連の研究によっ
て素子特性の検討がされているが、未だ素子ごとの特性
のバラツキ、経時変化など再現性と安定性の欠如は未解
決の問題として残った。
能に持たせた分子電子デバイスの提案が発表され、分子
電子デバイスの構築技術の一つとみられるラングミユア
ーブロジエツト膜（以下LB膜と略す）についての研究も
活発化している。LB膜は有機分子を規則正しく１分子層
ずつ積層したもので膜厚の制御は分子長の単位で行うこ
とができ、一様で均質な超薄膜を形成できる。この特徴
を十分に活したデバイス作成としてLB膜を絶縁膜として
使う多くの試みが行われてきている。例えば金属・絶縁
体・金属（MIM）構造のトンネル接合素子［G.L.Larkins
et al.,Thin Solid Films,99，（1983）］や金属・絶
縁体・半導体（MIS）構造に発光素子［G.G.Roberts et
al.,Electronics Letters,20,489（1984）］あるいはス
イツチング素子［N.J.Thomsa et al.,Electronics Lett
ers,20,838（1984）］がある。これら一連の研究によっ
て素子特性の検討がされているが、未だ素子ごとの特性
のバラツキ、経時変化など再現性と安定性の欠如は未解
決の問題として残った。
従来、上記の如き検討は取扱いが比較的容易な脂肪酸
のLB膜を中心に進めらてきた。しかし最近、これまで劣
るとされていた耐熱性，機械強度に対してもこれを克服
した有機材料が次々に生まれている。
のLB膜を中心に進めらてきた。しかし最近、これまで劣
るとされていた耐熱性，機械強度に対してもこれを克服
した有機材料が次々に生まれている。
我々は研究を進める中で従来になく薄く均一な色素絶
縁膜を作製できるようになった。又、その結果全く新し
いメモリ機能を有するスイツチング現象を発現するMIM
素子をも発見するに至っている。
縁膜を作製できるようになった。又、その結果全く新し
いメモリ機能を有するスイツチング現象を発現するMIM
素子をも発見するに至っている。
一方、最近、導体の表面原子の電子構造を直接観察で
きる走査型トンネル顕微鏡（以後、STMと略す）が開発
され、［G.Binnig et al.,Helvetica Physica Acta,55,
726（1982）］単結晶，非晶質を問わず実空間像の高い
分解能の測定ができるようになり、しかも媒体に電流に
よる損傷を与えずに低電力で観測できる利点をも有し、
さらに大気中でも動作し、種々の材料に対して用いるこ
とができるため広範囲な応用が期待されている。
きる走査型トンネル顕微鏡（以後、STMと略す）が開発
され、［G.Binnig et al.,Helvetica Physica Acta,55,
726（1982）］単結晶，非晶質を問わず実空間像の高い
分解能の測定ができるようになり、しかも媒体に電流に
よる損傷を与えずに低電力で観測できる利点をも有し、
さらに大気中でも動作し、種々の材料に対して用いるこ
とができるため広範囲な応用が期待されている。
また、一方STMの技術を応用した原子間力顕微鏡（以
後AFMと略す）が開発され、［G.Binnig et al.,Phys.Re
v.Lett.,56,930（1986）］STMと同様に表面の凹凸情報
を得るっことができるよになった。AFMは、絶縁性の試
料に対しても原子オーダーで測定が可能なため、今後の
発展が望まれている。
後AFMと略す）が開発され、［G.Binnig et al.,Phys.Re
v.Lett.,56,930（1986）］STMと同様に表面の凹凸情報
を得るっことができるよになった。AFMは、絶縁性の試
料に対しても原子オーダーで測定が可能なため、今後の
発展が望まれている。
STMは金属の探針（プローブ電極）と導電性物質の間
に電圧を加えて1nm程度の距離まで近づけるとトンネル
電流が流れることを利用している。この電流は両者の距
離変化に非常に敏感である、トンネル電流を一定に保つ
ように探針を走査することにより実空間の表面構造を描
くことができると同時に表面原子の全電子雲に関する種
々の情報をも読み取ることができる。この際、面内方向
の分解能は１Å程度である。従って、STMの原理を応用
すれば十分に原子オーダー（数Å）での高密度記録再生
を行うことが可能である。この際の記録再生方法として
は、粒子線（電子線，イオン線）或いはＸ線等の高エネ
ルギー電磁波及び可視・紫外光等のエネルギー線を用い
て適当な記録層の表面状態を変化させて記録を行い、ST
Mで再生する方法や、記録層として電圧電流のスイツチ
ング特性に対してメモリ効果をもつ材料、例えばπ電子
系有機化合物やカルコゲン化物類の薄膜層を用いて、記
録・再生をSTMを用いて行う方法等が提案されている。
（特願昭61−309433号公報、特願昭61−309434号公報） 〔発明が解決しようとしている問題点〕 しかしながら、STMを応用した方法においてプローブ
電極を絶縁性有する記録媒体に対して一定の距離で動か
すことは原理的に困難である。また、一般に有機材料の
大半は、絶縁性もしくは半絶縁性を示すもので、薄膜が
数nm以上においてプローブ電極を有機材料記録媒体に対
し一定の距離で動かすことはほとんど不可能である。こ
のような場合、プローブ電極が記録媒体に接触し、損傷
してしまうおそれもある。
に電圧を加えて1nm程度の距離まで近づけるとトンネル
電流が流れることを利用している。この電流は両者の距
離変化に非常に敏感である、トンネル電流を一定に保つ
ように探針を走査することにより実空間の表面構造を描
くことができると同時に表面原子の全電子雲に関する種
々の情報をも読み取ることができる。この際、面内方向
の分解能は１Å程度である。従って、STMの原理を応用
すれば十分に原子オーダー（数Å）での高密度記録再生
を行うことが可能である。この際の記録再生方法として
は、粒子線（電子線，イオン線）或いはＸ線等の高エネ
ルギー電磁波及び可視・紫外光等のエネルギー線を用い
て適当な記録層の表面状態を変化させて記録を行い、ST
Mで再生する方法や、記録層として電圧電流のスイツチ
ング特性に対してメモリ効果をもつ材料、例えばπ電子
系有機化合物やカルコゲン化物類の薄膜層を用いて、記
録・再生をSTMを用いて行う方法等が提案されている。
（特願昭61−309433号公報、特願昭61−309434号公報） 〔発明が解決しようとしている問題点〕 しかしながら、STMを応用した方法においてプローブ
電極を絶縁性有する記録媒体に対して一定の距離で動か
すことは原理的に困難である。また、一般に有機材料の
大半は、絶縁性もしくは半絶縁性を示すもので、薄膜が
数nm以上においてプローブ電極を有機材料記録媒体に対
し一定の距離で動かすことはほとんど不可能である。こ
のような場合、プローブ電極が記録媒体に接触し、損傷
してしまうおそれもある。
よって、プローブ電極と記録媒体をある距離に離して
走査していき、該記録媒体の記録又は再生が行えれば、
プローブ電極の耐摩耗性も向上し、耐久性の向上した記
録装置及び再生装置が提供できる事になる。
走査していき、該記録媒体の記録又は再生が行えれば、
プローブ電極の耐摩耗性も向上し、耐久性の向上した記
録装置及び再生装置が提供できる事になる。
本発明は、記録媒体に対向して配置されたプローブ電
極と、該プローブ電極で記録媒体上を走査する走査手段
と、前記プローブ電極と記録媒体との間に電圧を印加す
る電圧印加手段とを備え、前記プローブ電極で記録媒体
上を走査しながら前記電圧印加手段から電圧を印加する
ことによって、記録媒体に情報を記録する装置、及び、
記録媒体に対向して配置されたプローブ電極と、該プロ
ーブ電極で記録媒体上を走査する走査手段と、前記プロ
ーブ電極と記録媒体との間に電圧を印加する電圧印加手
段とを備え、前記プローブ電極で記録媒体上を走査しな
がら前記電圧印加手段から電圧を印加し、プローブ電極
と記録媒体との間に流れるトンネル電流の変化から記録
媒体に記録された情報を再生する装置において、前記プ
ローブ電極を、前記記録媒体を支持したベースに対し、
プローブ電極と記録媒体との間に生ずる電子間力により
変位できるように弾性支持体によって支持し、前記ベー
スに対するプローブ電極の変位を検出する検出手段と、
該検出手段によって検出される変位を抑制するようにベ
ースと記録媒体との相対位置を制御する制御手段とを設
けたことによって、プローブ電極と記録媒体との接触に
よる損傷等が生じないようにしたものである。また、原
子間力の働いているプローブ電極が、記録媒体への記録
あるいは再生用電極を兼ねているので、原子オーダーの
高密度な記録あるいは再生を行なうことが可能となる。
極と、該プローブ電極で記録媒体上を走査する走査手段
と、前記プローブ電極と記録媒体との間に電圧を印加す
る電圧印加手段とを備え、前記プローブ電極で記録媒体
上を走査しながら前記電圧印加手段から電圧を印加する
ことによって、記録媒体に情報を記録する装置、及び、
記録媒体に対向して配置されたプローブ電極と、該プロ
ーブ電極で記録媒体上を走査する走査手段と、前記プロ
ーブ電極と記録媒体との間に電圧を印加する電圧印加手
段とを備え、前記プローブ電極で記録媒体上を走査しな
がら前記電圧印加手段から電圧を印加し、プローブ電極
と記録媒体との間に流れるトンネル電流の変化から記録
媒体に記録された情報を再生する装置において、前記プ
ローブ電極を、前記記録媒体を支持したベースに対し、
プローブ電極と記録媒体との間に生ずる電子間力により
変位できるように弾性支持体によって支持し、前記ベー
スに対するプローブ電極の変位を検出する検出手段と、
該検出手段によって検出される変位を抑制するようにベ
ースと記録媒体との相対位置を制御する制御手段とを設
けたことによって、プローブ電極と記録媒体との接触に
よる損傷等が生じないようにしたものである。また、原
子間力の働いているプローブ電極が、記録媒体への記録
あるいは再生用電極を兼ねているので、原子オーダーの
高密度な記録あるいは再生を行なうことが可能となる。
本発明で用いる記録媒体は、π電子準位をもつ群とσ
電子準位のみを有する群を併有する分子を電極上に積層
した有機累積膜において、膜面に垂直な方向にプローブ
電極を用いて電流を流すことにより、従来とは異なる非
線型電流電圧特性を発現することができる。
電子準位のみを有する群を併有する分子を電極上に積層
した有機累積膜において、膜面に垂直な方向にプローブ
電極を用いて電流を流すことにより、従来とは異なる非
線型電流電圧特性を発現することができる。
一般に有機材料のほとんどは絶縁性若しくは半絶縁性
を示すことから係る本発明に於いて、適用可能なπ電子
準位をもつ群を有する有機材料は著しく多岐にわたる。
を示すことから係る本発明に於いて、適用可能なπ電子
準位をもつ群を有する有機材料は著しく多岐にわたる。
本発明に好適なπ電子系を有する色素の構造としては
例えば、フタロシアニン，テトラフエニルポリフイン等
のポルフイリン骨格を有する色素、スクアリリウム基及
びクロコニツクメチン基を結合鎖としてもつアズレン系
色素及びキノリン，ベンゾチアゾール，ベンゾオキサゾ
ール等の２ケの含窒素複素環をスクアリリウム基及びク
ロコニツクメチン基により結合したシアニン系類似の色
素、またはシアニン色素、アントラセン及びピレン等の
縮合多感芳香族、及び芳香環及び複素環化合物が重合し
た鎖状化合物及びジアセチレン基の重合体、さらにはテ
トラキノジメタンまたはテトラチアフルバレンンの誘導
体およびその類縁体およびその電荷移動錯体また更には
フエロセン，トリスビピリジンルテニウム錯体等の金属
錯体化合物が挙げられる。
例えば、フタロシアニン，テトラフエニルポリフイン等
のポルフイリン骨格を有する色素、スクアリリウム基及
びクロコニツクメチン基を結合鎖としてもつアズレン系
色素及びキノリン，ベンゾチアゾール，ベンゾオキサゾ
ール等の２ケの含窒素複素環をスクアリリウム基及びク
ロコニツクメチン基により結合したシアニン系類似の色
素、またはシアニン色素、アントラセン及びピレン等の
縮合多感芳香族、及び芳香環及び複素環化合物が重合し
た鎖状化合物及びジアセチレン基の重合体、さらにはテ
トラキノジメタンまたはテトラチアフルバレンンの誘導
体およびその類縁体およびその電荷移動錯体また更には
フエロセン，トリスビピリジンルテニウム錯体等の金属
錯体化合物が挙げられる。
有機記録媒体の形成に関しては、具体的には蒸着法や
クライスターイオンビーム法等の適用も可能であるが、
制御性，容易性そして再現性から公知の従来技術の中で
はLB法が極めて好適である。
クライスターイオンビーム法等の適用も可能であるが、
制御性，容易性そして再現性から公知の従来技術の中で
はLB法が極めて好適である。
このLB法によれば、１分子中に疎水性部位と親水性部
位とを有する有機化合物の単分子膜またはその累積膜を
基板上に容易に形成することができ、分子オーダの厚み
を有し、かつ大面積にわたって均一、均質な有機超薄膜
を安定に供給することができる。
位とを有する有機化合物の単分子膜またはその累積膜を
基板上に容易に形成することができ、分子オーダの厚み
を有し、かつ大面積にわたって均一、均質な有機超薄膜
を安定に供給することができる。
LB法は分子内に親水性部位と疎水性部位とを有する構
造の分子において、両者のバランス（両親媒性のバラン
ス）が適度に保たれている時、分子は水面上で親水性基
を下に向けて単分子の層になることを利用して単分子膜
またはその累積膜を作製する方法である。
造の分子において、両者のバランス（両親媒性のバラン
ス）が適度に保たれている時、分子は水面上で親水性基
を下に向けて単分子の層になることを利用して単分子膜
またはその累積膜を作製する方法である。
疎水性部位を構成する基としては、一般に広く知られ
ている飽和及び不飽和炭化水素基や縮合多環芳香族基及
び鎖状多環フエニル基等の各種疎水基が挙げられる。こ
れらは各々単独又はその複数が組み合わされて疎水性部
位を構成する。一方、親水性部分の構成要素として最も
代表的なものは、例えばカルボキシル基，エステル基，
酸アミド基，イミド基，ヒドロキシル基、更にはアミノ
基（1,2,3級及び４級）等の親水性基等が挙げられる。
これらも各々単独又はその複数が組み合わされて上記分
子の親水性部分を構成する。
ている飽和及び不飽和炭化水素基や縮合多環芳香族基及
び鎖状多環フエニル基等の各種疎水基が挙げられる。こ
れらは各々単独又はその複数が組み合わされて疎水性部
位を構成する。一方、親水性部分の構成要素として最も
代表的なものは、例えばカルボキシル基，エステル基，
酸アミド基，イミド基，ヒドロキシル基、更にはアミノ
基（1,2,3級及び４級）等の親水性基等が挙げられる。
これらも各々単独又はその複数が組み合わされて上記分
子の親水性部分を構成する。
これらの疎水性基と親水性基をバランス良く併有し、
かつ適度な大きさをもつπ電子系を有する色素分子であ
れば、水面上で単分子膜を形成することが可能であり、
本発明に対して極めて好適な材料となる。
かつ適度な大きさをもつπ電子系を有する色素分子であ
れば、水面上で単分子膜を形成することが可能であり、
本発明に対して極めて好適な材料となる。
具体例としては、例えば下記の如き分子等が挙げられ
る。
る。
［Ｉ］クロコニツクメチン色素 ここでR1は前述のσ電子準位をもつ群に相当したもの
で、しかも水面上で単分子膜を形成しやすくするために
導入された長鎖アルキル基で、その炭素数ｎは５ｎ
30が好適である。
で、しかも水面上で単分子膜を形成しやすくするために
導入された長鎖アルキル基で、その炭素数ｎは５ｎ
30が好適である。
以上具体例として挙げた化合物は基本構造のみであ
り、これら化合物の種々な置換体も本発明において好適
であることは言うにおよばない。
り、これら化合物の種々な置換体も本発明において好適
であることは言うにおよばない。
［II］スクアリリウス色素 ［Ｉ］で挙げた化合物のクロコニツクメチン基を下記
の構造を持つスクアリリウム基で置き換えた化合物。
の構造を持つスクアリリウム基で置き換えた化合物。
［III］ポリフイリン系色素化合物 Ｒは単分子膜を形成しやすくするために導入されたも
ので、ここで挙げた置換基に限るものではない。又、R1
〜R4,Rは前述したσ電子準位をもつ群に相当している。
ので、ここで挙げた置換基に限るものではない。又、R1
〜R4,Rは前述したσ電子準位をもつ群に相当している。
［IV］縮合多環芳香族化合物 ［Ｖ］ジアセチレン化合物 CH3CH2 nＣ≡Ｃ−Ｃ≡Ｃ≡CH2 mＸ ０n,m20 但し ｎ＋ｍ＞10 Ｘは親水基で一般的には−COOHが用いられるが−OH、
−CONH2等も使用できる。
−CONH2等も使用できる。
［VI］その他 尚、上記以外でもLB法に適している色素材料であれ
ば、本発明に好適なのは言うまでもない。例えば近年研
究が盛んになりつつある生体材料（例えばバクテリオロ
ドプシンやチトクロームｃ）や合成ポリペプチド（PBLG
など）等も適用が可能である。
ば、本発明に好適なのは言うまでもない。例えば近年研
究が盛んになりつつある生体材料（例えばバクテリオロ
ドプシンやチトクロームｃ）や合成ポリペプチド（PBLG
など）等も適用が可能である。
係る両親媒性の分子は、水面上で親水基を下に向けて
単分子の層を形成する。このとき、水面上の単分子層は
二次元系の特徴を有し、分子がまばらに散開していると
きは、一分子当り面積Ａと表面圧πとの間に二次元理想
気体の式、 πＡ＝kT が成り立ち、“気体膜”となる。ここに、ｋはボルツマ
ン定数、Ｔは絶対温度である。Ａを十分小さくすれば分
子間相互作用が強まり、二次元固体の“凝縮膜（または
固体膜）”になる。凝縮膜はガラスや樹脂の如き種々の
材質や形状を有する任意の物体の表面へ一層ずつ移すこ
とができる。この方法を用いて、単分子膜またはその累
積膜を形成し、記録層として使用することができる。
単分子の層を形成する。このとき、水面上の単分子層は
二次元系の特徴を有し、分子がまばらに散開していると
きは、一分子当り面積Ａと表面圧πとの間に二次元理想
気体の式、 πＡ＝kT が成り立ち、“気体膜”となる。ここに、ｋはボルツマ
ン定数、Ｔは絶対温度である。Ａを十分小さくすれば分
子間相互作用が強まり、二次元固体の“凝縮膜（または
固体膜）”になる。凝縮膜はガラスや樹脂の如き種々の
材質や形状を有する任意の物体の表面へ一層ずつ移すこ
とができる。この方法を用いて、単分子膜またはその累
積膜を形成し、記録層として使用することができる。
具体的な製法としては、例えば以下に示す方法を挙げ
ることができる。
ることができる。
所望の有機化合物をクロロホルム，ベンゼン，アセト
ニトリル等の溶剤に溶解させる。次に添付図面の第７図
に示す如き適当な装置を用いて、係る溶液を水相81上に
展開させて有機化合物を膜状に形成させる。
ニトリル等の溶剤に溶解させる。次に添付図面の第７図
に示す如き適当な装置を用いて、係る溶液を水相81上に
展開させて有機化合物を膜状に形成させる。
次にこの展開層82が水相81上を自由に拡散して広がり
すぎないように仕切板（または浮子）83を設け、展開膜
82の展開面積を制限して膜物質の集合状態を制御し、そ
の集合状態に比例した表面圧πを得る。この仕切板83を
動かし、展開面積を縮小して膜物質の集合状態を制御
し、表面圧を徐々に上昇させ、膜の製造に適する表面圧
πを設定することができる。この表面圧を維持しなが
ら、静かに清浄な基板84を垂直に上昇又は下降させるこ
とにより有機化合物の単分子膜が基板84上に移し取られ
る。このような単分子膜91は第8a図または第8b図に模式
的に示す如く分子が秩序正しく配列した膜である。
すぎないように仕切板（または浮子）83を設け、展開膜
82の展開面積を制限して膜物質の集合状態を制御し、そ
の集合状態に比例した表面圧πを得る。この仕切板83を
動かし、展開面積を縮小して膜物質の集合状態を制御
し、表面圧を徐々に上昇させ、膜の製造に適する表面圧
πを設定することができる。この表面圧を維持しなが
ら、静かに清浄な基板84を垂直に上昇又は下降させるこ
とにより有機化合物の単分子膜が基板84上に移し取られ
る。このような単分子膜91は第8a図または第8b図に模式
的に示す如く分子が秩序正しく配列した膜である。
単分子膜91は以上で製造されるが、前記の操作を繰り
返すことにより所望の累積数の累積膜が形成される。単
分子膜91を基板84上に移すには、上述した垂直浸漬法の
他、水平付着法、回転円筒法等の方法でも可能である。
尚、水平付着法は、基板を水面に水平に接触させて単分
子膜を移し取る方法であり、回転円筒法は円筒形の基板
を水平上を回転させて単分子膜を基板表面に移し取る方
法である。
返すことにより所望の累積数の累積膜が形成される。単
分子膜91を基板84上に移すには、上述した垂直浸漬法の
他、水平付着法、回転円筒法等の方法でも可能である。
尚、水平付着法は、基板を水面に水平に接触させて単分
子膜を移し取る方法であり、回転円筒法は円筒形の基板
を水平上を回転させて単分子膜を基板表面に移し取る方
法である。
前述した垂直浸漬法では、表面が親水性である基板を
水面を横切る方向に水中から引き上げると有機化合物の
親水性部位92が基板84側に向いた有機化合物の単分子膜
91が基板84上に形成される（第8b図）。前述のように基
板84を上下させると、各行程毎に一枚ずつ単分子膜91が
積み重なって累積膜101が形成される。成膜分子の向き
が引上行程と浸漬行程で逆になるので、この方法による
と単分子膜の各層間は有機化合物の疎水性部位93aと93b
が向かいあうＹ型膜が形成される（第9a図）。これに対
し、水平付着法は、有機化合物の疎水性部位93が基板84
側に向いた単分子膜91が基板84上に形成される（第8a
図）。この方法では、単分子膜91を累積しても成膜分子
の向きの交代はなく全ての層において、疎水性部位93a
と93bが基板84側に向いたＸ型膜が形成される（第9b
図）。反対に全ての層において親水性部位92a,92bが基
板84側に向いた累積膜101はＺ型膜と呼ばれる（第9c
図）。
水面を横切る方向に水中から引き上げると有機化合物の
親水性部位92が基板84側に向いた有機化合物の単分子膜
91が基板84上に形成される（第8b図）。前述のように基
板84を上下させると、各行程毎に一枚ずつ単分子膜91が
積み重なって累積膜101が形成される。成膜分子の向き
が引上行程と浸漬行程で逆になるので、この方法による
と単分子膜の各層間は有機化合物の疎水性部位93aと93b
が向かいあうＹ型膜が形成される（第9a図）。これに対
し、水平付着法は、有機化合物の疎水性部位93が基板84
側に向いた単分子膜91が基板84上に形成される（第8a
図）。この方法では、単分子膜91を累積しても成膜分子
の向きの交代はなく全ての層において、疎水性部位93a
と93bが基板84側に向いたＸ型膜が形成される（第9b
図）。反対に全ての層において親水性部位92a,92bが基
板84側に向いた累積膜101はＺ型膜と呼ばれる（第9c
図）。
単分子膜91を基板84上に移す方法は、上記方法に限定
されるわけではなく、大面背基板を用いる時にはロール
から水相中に基板を押し出していく方法なども採り得
る。また、前述した親水性基および疎水性基の基板への
向きは原則であり、基板の表面処理等によって変えるこ
ともできる。
されるわけではなく、大面背基板を用いる時にはロール
から水相中に基板を押し出していく方法なども採り得
る。また、前述した親水性基および疎水性基の基板への
向きは原則であり、基板の表面処理等によって変えるこ
ともできる。
以上の如くして有機化合物の単分子膜91またはその累
積膜101からなるポテンシヤル障壁層が基板84上に形成
される。
積膜101からなるポテンシヤル障壁層が基板84上に形成
される。
本発明において、上記の如き無材及び有機材料が積層
された薄膜を支持するための基板84は、金属，ガラス，
セラミツクス，プラスチツク材料等いずれの材料でもよ
く、更に耐熱性の著しく低い生体材料も使用できる。
された薄膜を支持するための基板84は、金属，ガラス，
セラミツクス，プラスチツク材料等いずれの材料でもよ
く、更に耐熱性の著しく低い生体材料も使用できる。
上記の如き基板84は任意の形状でよく平板状であるの
が好ましいが、平板に何ら限定されない。すなわち前記
成膜法においては、基板の表面がいかなる形状であって
もその形状通りに膜を形成し得る利点を有するからであ
る。
が好ましいが、平板に何ら限定されない。すなわち前記
成膜法においては、基板の表面がいかなる形状であって
もその形状通りに膜を形成し得る利点を有するからであ
る。
一方、本発明で用いられる電極材料も高い伝導性を有
するものであれば良く、例えばAu,Pt,Ag,Pd,Al,In,Sn,P
b,Wなどの金属やこれらの合金、さらにはグラフアイト
やシリサイド、またさらにはITOなどの導電性酸化物を
始めとして数多くの材料が挙げられ、これらの本発明へ
の適用が考えられる。係る材料を用いた電極形成法とし
ても従来公知の薄膜技術で十分である。但し、基板上に
直接形成される電極材料は表面がLB膜形成の際、絶縁性
の酸化膜をつくらない導電材料、例えば貴金属やITOな
どの酸化物電導体を用いることが好ましい。
するものであれば良く、例えばAu,Pt,Ag,Pd,Al,In,Sn,P
b,Wなどの金属やこれらの合金、さらにはグラフアイト
やシリサイド、またさらにはITOなどの導電性酸化物を
始めとして数多くの材料が挙げられ、これらの本発明へ
の適用が考えられる。係る材料を用いた電極形成法とし
ても従来公知の薄膜技術で十分である。但し、基板上に
直接形成される電極材料は表面がLB膜形成の際、絶縁性
の酸化膜をつくらない導電材料、例えば貴金属やITOな
どの酸化物電導体を用いることが好ましい。
なお、記録媒体の金属電極は、本発明となる記録層が
絶縁性のため必要となるが、該記録層がＭΩ以下の半導
体的性質を示すものであれば該金属電極は不必要とな
る。すなわち、記録層そのものをプローブ電極の対向電
極として用いることができる。
絶縁性のため必要となるが、該記録層がＭΩ以下の半導
体的性質を示すものであれば該金属電極は不必要とな
る。すなわち、記録層そのものをプローブ電極の対向電
極として用いることができる。
また、プローブ電極の先端は記録／再生／消去の分解
能を上げるためできるだけ尖らせる必要がある。本発明
では、SiO2基板上にSiをフオーカスド・イオンビームで
打ち込み、Siの上に選択的にSiを結晶成長させ、Auを蒸
着して導電性の処理を行なったプローブを用いている
が、プローブの形状や処理方法は何らこれに限定するも
のではない。
能を上げるためできるだけ尖らせる必要がある。本発明
では、SiO2基板上にSiをフオーカスド・イオンビームで
打ち込み、Siの上に選択的にSiを結晶成長させ、Auを蒸
着して導電性の処理を行なったプローブを用いている
が、プローブの形状や処理方法は何らこれに限定するも
のではない。
以上述べてきた材料および成膜方法を用いて第４図に
示したMIM構造の素子を作成したとき、第５図と第６図
に示すような電流電圧特性を示すメモリースイツチング
素子が得られ、２つの状態（ON状態とOFF状態）がそれ
ぞれメモリ性を有することがすでに見い出されている。
これらのメモリースイツチング特性は数Å〜数1,000Å
の層厚のものに発現されているが本発明における記録媒
体としては数Å〜500Åの範囲の層厚のものが良く、最
も好ましくは10Å〜200Åの層厚をもつものが良い。
示したMIM構造の素子を作成したとき、第５図と第６図
に示すような電流電圧特性を示すメモリースイツチング
素子が得られ、２つの状態（ON状態とOFF状態）がそれ
ぞれメモリ性を有することがすでに見い出されている。
これらのメモリースイツチング特性は数Å〜数1,000Å
の層厚のものに発現されているが本発明における記録媒
体としては数Å〜500Åの範囲の層厚のものが良く、最
も好ましくは10Å〜200Åの層厚をもつものが良い。
第４図中84は基板、41はAu電極、42はaAl電極、43は
前述した単分子累積膜を表わしている。
前述した単分子累積膜を表わしている。
本発明によれば、記録媒体とプローブ電極間に働く原
子間力を力−変位変換器、変位検出器で検出し、原子間
力が一定になるように、即ち記録媒体とプローブ電極間
の距離が望みの間隔になるようにＺ方向へ記録媒体ある
いはプローブ電極を制御する。
子間力を力−変位変換器、変位検出器で検出し、原子間
力が一定になるように、即ち記録媒体とプローブ電極間
の距離が望みの間隔になるようにＺ方向へ記録媒体ある
いはプローブ電極を制御する。
力−変位変換器は、プローブ電極を弾性体で支持し、
そのばね力で変位に変換する構造である。例えば両持ち
梁の中央や片持ち梁の自由端側にプローブ電極を設ける
などがあげられる。また、梁の材料としては、Au,Ni,SU
S,BeCuPなどの箔を用いるのが良く、更に微小な梁を作
るにはマイクロメカニクスでよく行われているSiO2薄膜
などがあげられる。
そのばね力で変位に変換する構造である。例えば両持ち
梁の中央や片持ち梁の自由端側にプローブ電極を設ける
などがあげられる。また、梁の材料としては、Au,Ni,SU
S,BeCuPなどの箔を用いるのが良く、更に微小な梁を作
るにはマイクロメカニクスでよく行われているSiO2薄膜
などがあげられる。
変位検出器としては、レーザー干渉法（ヘテロダイン
検出）、静電容量変化検出法、STMを用いる方法などが
あげられる。
検出）、静電容量変化検出法、STMを用いる方法などが
あげられる。
原子間力は、非常に小さいのでプローブ電極及び弾性
支持体の質量はできるだけ小さくするべきで、また変位
を大きくするために弾性支持体は柔らかく、しかし外部
からの振動に対しては強くなければならい。
支持体の質量はできるだけ小さくするべきで、また変位
を大きくするために弾性支持体は柔らかく、しかし外部
からの振動に対しては強くなければならい。
力−変位変換器と変位検出器によって、記録媒体とプ
ローブ電極の間の距離が制御された状態で、両者の間に
電圧印加回路により所望の電圧を加え記憶／再生／消去
を行う。
ローブ電極の間の距離が制御された状態で、両者の間に
電圧印加回路により所望の電圧を加え記憶／再生／消去
を行う。
以下、実施例によりさらに詳しく説明する。
第１図は本発明の記録再生装置を示すブロツク構成図
である。
である。
１は記録媒体、２は記録媒体１に対向して設けられた
プローブ電極、３はプローブ電極２が取り付けられてい
る片持ち梁、この片持ち梁３によりプローブ電極２はＺ
方向に変位できるようになっている。片持ち梁３のプロ
ーブ電極２に対する裏側には、トンネル電流検知電極４
があり、この電極４はＺ軸駆動装置５に支持されてい
る。また、媒体１はxyz微動装置６によってプローブ電
極２に対してxy及びｚ方向に微小量動かすことができ、
更にxyz粗動装置７によって動かすことができる。片持
ち梁３、Ｚ軸駆動装置５、xyz粗動装置７はベース８に
固定されている。
プローブ電極、３はプローブ電極２が取り付けられてい
る片持ち梁、この片持ち梁３によりプローブ電極２はＺ
方向に変位できるようになっている。片持ち梁３のプロ
ーブ電極２に対する裏側には、トンネル電流検知電極４
があり、この電極４はＺ軸駆動装置５に支持されてい
る。また、媒体１はxyz微動装置６によってプローブ電
極２に対してxy及びｚ方向に微小量動かすことができ、
更にxyz粗動装置７によって動かすことができる。片持
ち梁３、Ｚ軸駆動装置５、xyz粗動装置７はベース８に
固定されている。
ベース８は不図示の除振台に乗せてある。
記録媒体１は、下記のごとく作成した。
光学研磨したガラス基板（基板103）を中性洗剤およ
びトリクレンを用いて洗浄した後、下引き層としてcrを
真空蒸着法により厚さ50Å堆積させ、更にAuを同法によ
り400Å蒸着した下地電極（Au電極102）を形成した。
びトリクレンを用いて洗浄した後、下引き層としてcrを
真空蒸着法により厚さ50Å堆積させ、更にAuを同法によ
り400Å蒸着した下地電極（Au電極102）を形成した。
次にスクアリリユウム−ビス−６−オクチルアズレン
（以下SQAZと略す）を濃度0.2mg/m1で溶かしたクロロホ
ルム溶液を20℃の水相上に展開し、水面上に単分子膜を
形成した。溶媒の蒸発を待ち係る単分子膜の表面圧を20
mN/mまで高め、更にこれを一定に保ちながら前記電極基
板を水面を横切るように速度5mm/分で静かに浸漬し、さ
らに引上げ２層のＹ形単分子膜の累積を行った。この操
作を４回繰り返すことでSQAZ8層を累積した記録層101を
もつ記録媒体１が作成される。
（以下SQAZと略す）を濃度0.2mg/m1で溶かしたクロロホ
ルム溶液を20℃の水相上に展開し、水面上に単分子膜を
形成した。溶媒の蒸発を待ち係る単分子膜の表面圧を20
mN/mまで高め、更にこれを一定に保ちながら前記電極基
板を水面を横切るように速度5mm/分で静かに浸漬し、さ
らに引上げ２層のＹ形単分子膜の累積を行った。この操
作を４回繰り返すことでSQAZ8層を累積した記録層101を
もつ記録媒体１が作成される。
片持ち梁３は、シリコンのエツチング技術を適用して
作成した。シリコンの結晶の性質を高度に利用した異方
性エツチングの手法で長さ100μm,幅20μm,厚さ１μｍ
のSiO2の片持ち梁を形成した。この手法は公知である。
作成した。シリコンの結晶の性質を高度に利用した異方
性エツチングの手法で長さ100μm,幅20μm,厚さ１μｍ
のSiO2の片持ち梁を形成した。この手法は公知である。
［K.E.Petersen,Proc.IEEE 70,420（1982）］ プローブ電極２は、前記異方性エツチングで作成した
SiO2の片持ち梁301の一端にSiイオンをフオーカスド・
イオン・ビーム装置で打ち込み、このSi上に選択的にSi
を結晶成長させ、Auを真空蒸着法により厚さ300Å蒸着
して作成した。また、片持ち梁301のプローブ電極２に
対する裏側にも、Auを真空蒸着法により200Å蒸着し、
電極302を形成している。
SiO2の片持ち梁301の一端にSiイオンをフオーカスド・
イオン・ビーム装置で打ち込み、このSi上に選択的にSi
を結晶成長させ、Auを真空蒸着法により厚さ300Å蒸着
して作成した。また、片持ち梁301のプローブ電極２に
対する裏側にも、Auを真空蒸着法により200Å蒸着し、
電極302を形成している。
トンネル電流検知電極４は、直径1mmのタングステン
棒をKOH溶液中で電解研磨することで作成した。先端曲
率0.1μmR以下である。
棒をKOH溶液中で電解研磨することで作成した。先端曲
率0.1μmR以下である。
Ｚ軸駆動装置５は、圧電素子を使用した一軸の変位を
行うもので前記トンネル電流検知電極４を支持し、Ｚ軸
方向へ駆動が行える。
行うもので前記トンネル電流検知電極４を支持し、Ｚ軸
方向へ駆動が行える。
xyz微動装置６は、円筒形圧電素子を使用しており、
任意の電圧を印加することでx,y及びｚ方向に記録媒体
１を微動できる。微動制御可能範囲は、x,y,zについて
すべて0.1nm〜１μｍであり、機械的分解能は0.01nmで
ある。
任意の電圧を印加することでx,y及びｚ方向に記録媒体
１を微動できる。微動制御可能範囲は、x,y,zについて
すべて0.1nm〜１μｍであり、機械的分解能は0.01nmで
ある。
xyz粗動装置７は、xyzステージを使用している。
次に回路構成を説明する。電流電圧変換器９は、トン
ネル電流検知電極４とこれに近接してある片持ち梁３の
片面に設けられた電極302と接続されており、この変換
器９の内部にあるバイアス電源により両電極間にバイア
ス電圧を印加できる。バイアス電源は、電池を用いてお
り−1.5V〜＋1.5Vの範囲内で任意のバイアス電圧を加え
られる。変換器９は、トンネル電流検知電極４と電極30
2の間に流れるトンネル電流を電圧に変換する。また変
換器９は、制御回路10を含むフイードバツク・ループの
一部を構成している。制御回路10は、xyz微動装置６に
接続され、電流電圧変換器９からの電圧信号を処理して
ノイズを除去するとともに、ｚ方向の変位を制御する信
号を発生する。記録再生消去回路11は媒体１の下地電極
102とプローブ電極２と接続されており、両電極間に記
録／再生／消去用の電圧を印加するための回路、及び電
流電圧変換を行う回路からなる。これらの機器，回路は
マイクロ・コンピユータ12と接続され制御される。
ネル電流検知電極４とこれに近接してある片持ち梁３の
片面に設けられた電極302と接続されており、この変換
器９の内部にあるバイアス電源により両電極間にバイア
ス電圧を印加できる。バイアス電源は、電池を用いてお
り−1.5V〜＋1.5Vの範囲内で任意のバイアス電圧を加え
られる。変換器９は、トンネル電流検知電極４と電極30
2の間に流れるトンネル電流を電圧に変換する。また変
換器９は、制御回路10を含むフイードバツク・ループの
一部を構成している。制御回路10は、xyz微動装置６に
接続され、電流電圧変換器９からの電圧信号を処理して
ノイズを除去するとともに、ｚ方向の変位を制御する信
号を発生する。記録再生消去回路11は媒体１の下地電極
102とプローブ電極２と接続されており、両電極間に記
録／再生／消去用の電圧を印加するための回路、及び電
流電圧変換を行う回路からなる。これらの機器，回路は
マイクロ・コンピユータ12と接続され制御される。
次に記録／再生／消去の実験について述べる。
トンネル電流検知電極４と電極302の間にバイアス電
圧＋100mV（電極302バイアス）を印加し、Ｚ軸駆動装置
５を動かし、両電極間に流れるトンネル電流が1nAにな
る位置で止める。ここでxyz粗動装置７、そしてxyz微動
装置６のＺ軸を駆動し媒体１をプローブ電極３に対して
近づける。xyの位置については記録層101が存在すれば
どこでも良い。媒体１がプローブ電極３に向かい、プロ
ーブ電極３の頂点原子の電子雲が記録層101の表面上の
原子の電子雲と重なる距離まで接近すると、原子間力が
生じる。この力はプローブ電極２を支持している片持ち
梁３をたわませる。片持ち梁３がたわむことで電極302
とトンネル電流検知電極４との距離が変化し、これによ
り1nAに設定してあったトンネル電流が変化する。この
トンネル電流の変化を制御回路11で、元の1nAに戻すよ
うにxyz微動装置６のＺ軸駆動部へフイードバツクを行
う。この状態を維持すれば、プローブ電極２は記録層10
1に対して常に一定の距離にあることになる。
圧＋100mV（電極302バイアス）を印加し、Ｚ軸駆動装置
５を動かし、両電極間に流れるトンネル電流が1nAにな
る位置で止める。ここでxyz粗動装置７、そしてxyz微動
装置６のＺ軸を駆動し媒体１をプローブ電極３に対して
近づける。xyの位置については記録層101が存在すれば
どこでも良い。媒体１がプローブ電極３に向かい、プロ
ーブ電極３の頂点原子の電子雲が記録層101の表面上の
原子の電子雲と重なる距離まで接近すると、原子間力が
生じる。この力はプローブ電極２を支持している片持ち
梁３をたわませる。片持ち梁３がたわむことで電極302
とトンネル電流検知電極４との距離が変化し、これによ
り1nAに設定してあったトンネル電流が変化する。この
トンネル電流の変化を制御回路11で、元の1nAに戻すよ
うにxyz微動装置６のＺ軸駆動部へフイードバツクを行
う。この状態を維持すれば、プローブ電極２は記録層10
1に対して常に一定の距離にあることになる。
ここでxyz微動装置６のx,y走査を行えば、プローブ電
極２と記録層101は一定の距離を保った状態で記録層101
の表面を移動可能である。
極２と記録層101は一定の距離を保った状態で記録層101
の表面を移動可能である。
プローブ電極２とAu電極102との間に電気メモリ効果
を生じる閾値電圧を越えていない電圧である1.5Vの読み
取り用電圧を印加して電流値を測定したところ、μＡ以
下でOFF状態を示した。次にON状態を生じる閾値電圧V
th.ON以上の電圧である第２図に示した波形をもつ三角
波パルス電圧をプローブ電極２とAu電極102との間に印
加したのち、再び1.5Vの読み取り用電圧を印加して電流
値を測定したところ0.7mA程度のON状態を示した。また
次にON状態からOFF状態へ変化する閾値電圧Vth.OFF以上
の電圧である第３図に示した三角波パルス電圧を印加し
たのち、再び1.5Vを印加して電流値を測定したところμ
Ａ以下でOFF状態に戻ることが確認された。
を生じる閾値電圧を越えていない電圧である1.5Vの読み
取り用電圧を印加して電流値を測定したところ、μＡ以
下でOFF状態を示した。次にON状態を生じる閾値電圧V
th.ON以上の電圧である第２図に示した波形をもつ三角
波パルス電圧をプローブ電極２とAu電極102との間に印
加したのち、再び1.5Vの読み取り用電圧を印加して電流
値を測定したところ0.7mA程度のON状態を示した。また
次にON状態からOFF状態へ変化する閾値電圧Vth.OFF以上
の電圧である第３図に示した三角波パルス電圧を印加し
たのち、再び1.5Vを印加して電流値を測定したところμ
Ａ以下でOFF状態に戻ることが確認された。
次に前記と同様にプローブ電極２と記録層101との距
離を一定に保ちながら、xyz微動装置６をｘ方向へ100nm
の等間隔で移動させながら、第２図の波形を有する閾値
電圧Vth.ON以上のパルス電圧をプローブ電極２とAu電極
102の間に印加し、ON状態を書き込んだ。その後両電極
間に読み取り用電圧1.5Vを印加し、同様にｘ方向へ移動
させながらON状態領域とOFF状態領域に流れる電流値を
読み取ることができた。本例では、ON状態領域を流れる
プローブ電流が記録前又はOFF状態領域と比較して３桁
以上変化していたことを確認した。更に両電極間に閾値
電圧Vth.OFF以上の10Vを印加しながら再び記録位置を移
動させた結果、全ての記録状態が消去されOFF状態にな
ったことも確認した。また、0.001μｍから0.1μｍの間
で種々のピツチで記録／再生／消去を行い分解能を測定
したところ0.01μｍ以下であることがわかった。実験
後、プローブ電極２をSEMにより観察を行った結果、媒
体とプローブの接触による損傷は見られなかった。
離を一定に保ちながら、xyz微動装置６をｘ方向へ100nm
の等間隔で移動させながら、第２図の波形を有する閾値
電圧Vth.ON以上のパルス電圧をプローブ電極２とAu電極
102の間に印加し、ON状態を書き込んだ。その後両電極
間に読み取り用電圧1.5Vを印加し、同様にｘ方向へ移動
させながらON状態領域とOFF状態領域に流れる電流値を
読み取ることができた。本例では、ON状態領域を流れる
プローブ電流が記録前又はOFF状態領域と比較して３桁
以上変化していたことを確認した。更に両電極間に閾値
電圧Vth.OFF以上の10Vを印加しながら再び記録位置を移
動させた結果、全ての記録状態が消去されOFF状態にな
ったことも確認した。また、0.001μｍから0.1μｍの間
で種々のピツチで記録／再生／消去を行い分解能を測定
したところ0.01μｍ以下であることがわかった。実験
後、プローブ電極２をSEMにより観察を行った結果、媒
体とプローブの接触による損傷は見られなかった。
また、該プローブ電極を使用してのくり返し使用も向
上した。
上した。
［実施例２］ 実施例１のSOAZを用いた記録媒体の層数を８層以外
についても同様の実験を行った。その結果を表１に示
す。
についても同様の実験を行った。その結果を表１に示
す。
表からも明らかなように、該装置を用いれば、充分な
分解能で記録／再生が行えるうえ、どの膜厚に対しても
実験１の結果と同じように、媒体とプローブの接触によ
る損傷は見られず、またくり返し使用も向上することが
確認できた。
分解能で記録／再生が行えるうえ、どの膜厚に対しても
実験１の結果と同じように、媒体とプローブの接触によ
る損傷は見られず、またくり返し使用も向上することが
確認できた。
［実施例３］ 実施例1,2で用いたSOAZ記録媒体の代わりにルテチウ
ムジフタロシアニン［LuH（Pc）2］のｔ−ブチル誘導体
を用いた以外は実施例１と同様にして実験を行った。結
果は表１にまとめて示した。SOAZと同様に充分なS/N比
で記録の書き込みと読み取りが出来るうえ、媒体がかわ
っても該装置を用いれば、媒体とプローブの接触による
損傷は全くなく記録／再生が行える。
ムジフタロシアニン［LuH（Pc）2］のｔ−ブチル誘導体
を用いた以外は実施例１と同様にして実験を行った。結
果は表１にまとめて示した。SOAZと同様に充分なS/N比
で記録の書き込みと読み取りが出来るうえ、媒体がかわ
っても該装置を用いれば、媒体とプローブの接触による
損傷は全くなく記録／再生が行える。
なお、LuH（Pc）2のｔ−ブチル誘導体の累積条件は下記
の通りである。
の通りである。
溶媒：クロロホルム／トリメチルベンゼン／アセトン
（1/1/2） 濃度:0.5mg/m1 水相：純水，水温20℃ 表面圧:20mN/m,基板上下速度3mm/分 以下述べてきた実施例中では色素記録層の形成にLB法
を使用してきたが、極めて薄く均一な膜が作成できる成
膜法であればLB法に限らず使用可能であり、具体的には
MBEやCVD法等の真空蒸着法が挙げられる。
（1/1/2） 濃度:0.5mg/m1 水相：純水，水温20℃ 表面圧:20mN/m,基板上下速度3mm/分 以下述べてきた実施例中では色素記録層の形成にLB法
を使用してきたが、極めて薄く均一な膜が作成できる成
膜法であればLB法に限らず使用可能であり、具体的には
MBEやCVD法等の真空蒸着法が挙げられる。
使用可能な材料も他の有機化合物のみならず、無機材
料、例えばカルコゲン化合物等にも応用できる。
料、例えばカルコゲン化合物等にも応用できる。
更には半導体を記録媒体側電極として、電極と記録層
を一体化して用いることも可能である。
を一体化して用いることも可能である。
なお、本発明は基板材料やその形状および表面構造に
ついて何ら限定するものではない。
ついて何ら限定するものではない。
一方、プローブ電極の材料は、導電性を有するもので
あれば本発明に適用可能である。また、片持ち梁も兼ね
るように線材例えば白金線を90°に曲げて使用すること
もできる。弾性部材として用いたSiO2の片持ち梁は、こ
れに限定されるものではなく、両持ち梁や薄膜構造など
様々な形が考えられ、また材料としてもAu,Ni,SUS,BeCu
箔など使用可能である。いずれにしても微小な力によっ
て変位するように0.1〜1N/mの弾性定数を有するものが
望ましい。弾性部材に金属等導電性の高い材料を用いた
場合、第１図におけるプローブ電極２と電極302を共通
の電極として扱うことができる。
あれば本発明に適用可能である。また、片持ち梁も兼ね
るように線材例えば白金線を90°に曲げて使用すること
もできる。弾性部材として用いたSiO2の片持ち梁は、こ
れに限定されるものではなく、両持ち梁や薄膜構造など
様々な形が考えられ、また材料としてもAu,Ni,SUS,BeCu
箔など使用可能である。いずれにしても微小な力によっ
て変位するように0.1〜1N/mの弾性定数を有するものが
望ましい。弾性部材に金属等導電性の高い材料を用いた
場合、第１図におけるプローブ電極２と電極302を共通
の電極として扱うことができる。
変位検出器として実施例では、トンネル電流の変化を
検出しているが、他に微小変位が検出できる方法ならば
静電容量変化検出法やレーザー干渉法（ヘテロダイン検
出）など何でも良い。
検出しているが、他に微小変位が検出できる方法ならば
静電容量変化検出法やレーザー干渉法（ヘテロダイン検
出）など何でも良い。
xyz微動装置は、円筒型圧電素子を用いているが、ト
ライポツド型の圧電素子やバイモルフ型なども使用可能
である。
ライポツド型の圧電素子やバイモルフ型なども使用可能
である。
以上説明したように、プローブ電極を記録媒体との間
に生ずる原子間力によりベースに対し変位できるように
弾性支持体によって支持し、プローブ電極の変位を検出
して、検出される変位を抑制するようにベースと記録媒
体との相対位置を制御しながら、プローブ電極で記録あ
るいは再生を行なうことにより、光記録に較べても、は
るかに高密度な記録あるいは再生が可能である上に、記
録層及びプローブ電極に損傷が生じない信頼性の高い記
録装置及び再生装置を提供できる。
に生ずる原子間力によりベースに対し変位できるように
弾性支持体によって支持し、プローブ電極の変位を検出
して、検出される変位を抑制するようにベースと記録媒
体との相対位置を制御しながら、プローブ電極で記録あ
るいは再生を行なうことにより、光記録に較べても、は
るかに高密度な記録あるいは再生が可能である上に、記
録層及びプローブ電極に損傷が生じない信頼性の高い記
録装置及び再生装置を提供できる。
第１図は本発明の記録再生装置を図解的に示した説明図
である。 第２図は記録用、第３図は消去用のパルス電圧波形図で
ある。 第４図はMIM素子の構成略図で、第５図と第６図は第４
図の素子で得られる電気的特性を示す特性図である。 第７図は累積膜の成膜装置の模式図である。 第8a図と第8b図は単分子膜の模式図であり、第9a図，第
9b図と第9c図は累積膜の模式図である。 １…記録媒体、２…プローブ電極、３…片持ち梁、４…
トンネル電流検知電極、５…Ｚ軸駆動装置、６…xyz微
動装置、７…xyz粗動装置、８…ベース、９…電流電圧
変換器、10…制御回路、11…記録再生消去回路、
である。 第２図は記録用、第３図は消去用のパルス電圧波形図で
ある。 第４図はMIM素子の構成略図で、第５図と第６図は第４
図の素子で得られる電気的特性を示す特性図である。 第７図は累積膜の成膜装置の模式図である。 第8a図と第8b図は単分子膜の模式図であり、第9a図，第
9b図と第9c図は累積膜の模式図である。 １…記録媒体、２…プローブ電極、３…片持ち梁、４…
トンネル電流検知電極、５…Ｚ軸駆動装置、６…xyz微
動装置、７…xyz粗動装置、８…ベース、９…電流電圧
変換器、10…制御回路、11…記録再生消去回路、
Claims (10)
- 【請求項１】記録媒体に対向して配置されたプローブ電
極と、該プローブ電極で記録媒体上を走査する走査手段
と、前記プローブ電極と記録媒体との間に電圧を印加す
る電圧印加手段とを備え、前記プローブ電極で記録媒体
上を走査しながら前記電圧印加手段から電圧を印加する
ことによって、記録媒体に情報を記録する装置におい
て、前記プローブ電極を、前記記録媒体を支持したベー
スに対し、プローブ電極と記録媒体との間に生ずる原子
間力により変位できるように弾性支持体によって支持
し、前記ベースに対するプローブ電極の変位を検出する
検出手段と、該検出手段によって検出される変位を抑制
するようにベースと記録媒体との相対位置を制御する制
御手段とを設けたことを特徴とする記録装置。 - 【請求項２】前記弾性支持体が、その一端を前記ベース
に固定され、他端に前記プローブ電極が取り付けられた
片持ち梁から成る請求項１に記載の記録装置。 - 【請求項３】前記検出手段が、前記弾性支持体に設けら
れた検出用電極と、該検出用電極に対向して前記ベース
に取り付けられた第２のプローブ電極と、前記検出用電
極と第２のプローブ電極との間にバイアス電圧を印加す
るバイアス電圧印加手段と、前記検出用電極と第２のプ
ローブ電極との間に流れるトンネル電流を検知するトン
ネル電流検知手段とから成る請求項１又は２のいずれか
に記載の記録装置。 - 【請求項４】前記記録媒体が、基板と、該基板上に形成
され、互いに電流電圧特性の異なる第１の状態及び第２
の状態を選択的に保持するメモリ性を備え、且つ、電圧
が印加されると第１の状態から第２の状態に変化する記
録層とから成る請求項１乃至３のいずれかに記載の記録
装置。 - 【請求項５】前記記録層が、π電子準位及びσ電子準位
を有する有機化合物の薄膜から成る請求項４に記載の記
録装置。 - 【請求項６】記録媒体に対向して配置されたプローブ電
極と、該プローブ電極で記録媒体上を走査する走査手段
と、前記プローブ電極と記録媒体との間に電圧を印加す
る電圧印加手段とを備え、前記プローブ電極で記録媒体
上を走査しながら前記電圧印加手段から電圧を印加し、
プローブ電極と記録媒体との間に流れるトンネル電流の
変化から記録媒体に記録された情報を再生する装置にお
いて、前記プローブ電極を、前記記録媒体を支持したベ
ースに対し、プローブ電極と記録媒体との間に生ずる原
子間力により変位できるように弾性支持体によって支持
し、前記ベースに対するプローブ電極の変位を検出する
検出手段と、該検出手段によって検出される変位を抑制
するようにベースと記録媒体との相対位置を制御する制
御手段とを設けたことを特徴とする再生装置。 - 【請求項７】前記弾性支持体が、その一端を前記ベース
に固定され、他端に前記プローブ電極が取り付けられた
片持ち梁から成る請求項６に記載の再生装置。 - 【請求項８】前記検出手段が、前記弾性支持体に設けら
れた検出用電極と、該検出用電極に対向して前記ベース
に取り付けられた第２のプローブ電極と、前記検出用電
極と第２のプローブ電極との間にバイアス電圧を印加す
るバイアス電圧印加手段と、前記検出用電極と第２のプ
ローブ電極との間に流れるトンネル電流を検知するトン
ネル電流検知手段とから成る請求項６又は７のいずれか
に記載の再生装置。 - 【請求項９】前記記録媒体が、基板と、該基板上に形成
され、互いに電流電圧特性の異なる第１の状態及び第２
の状態を選択的に保持するメモリ性を備え、且つ、電圧
が印加されると第１の状態から第２の状態に変化する記
録層とから成る請求項６乃至８のいずれかに記載の再生
装置。 - 【請求項１０】前記記録層が、π電子準位及びσ電子準
位を有する有機化合物の薄膜から成る請求項９に記載の
再生装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63071036A JP2756254B2 (ja) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | 記録装置及び再生装置 |
| CA000594452A CA1331219C (en) | 1988-03-25 | 1989-03-22 | Information recording device and information recording and reproducing process |
| DE68923721T DE68923721T2 (de) | 1988-03-25 | 1989-03-23 | Informationsaufzeichnungsgerät und Informationsaufzeichnungs-und-wiedergabeverfahren. |
| EP89302987A EP0334677B1 (en) | 1988-03-25 | 1989-03-23 | Information recording device and information recording and reproducing process |
| US08/475,465 US5812516A (en) | 1988-03-25 | 1995-06-07 | Maintaining interatomic distance between an STM probe and a recording layer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63071036A JP2756254B2 (ja) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | 記録装置及び再生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01245445A JPH01245445A (ja) | 1989-09-29 |
| JP2756254B2 true JP2756254B2 (ja) | 1998-05-25 |
Family
ID=13448896
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63071036A Expired - Fee Related JP2756254B2 (ja) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | 記録装置及び再生装置 |
Country Status (5)
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| EP (1) | EP0334677B1 (ja) |
| JP (1) | JP2756254B2 (ja) |
| CA (1) | CA1331219C (ja) |
| DE (1) | DE68923721T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100867220B1 (ko) * | 2001-03-27 | 2008-11-06 | 휴렛-팩커드 컴퍼니(델라웨어주법인) | 분자 메모리 시스템 및 방법 |
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| US5079958A (en) * | 1989-03-17 | 1992-01-14 | Olympus Optical Co., Ltd. | Sensor having a cantilever |
| DE69029478T2 (de) * | 1989-06-23 | 1997-05-15 | Univ Leland Stanford Junior | Verfahren und vorrichtung zum speichern numerischer informationen in form gespeicherter ladungen |
| JP2859715B2 (ja) * | 1989-08-10 | 1999-02-24 | キヤノン株式会社 | 記録媒体用基板及びその製造方法、記録媒体、記録方法、記録再生方法、記録装置、記録再生装置 |
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| ES2137167T3 (es) * | 1991-07-17 | 1999-12-16 | Canon Kk | Aparato para la grabacion/reproduccion de informaciones, para la grabacion y/o reproduccion de informaciones sobre un soporte para grabacion de informaciones por medio de un electrodo sonda. |
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| JPH06187675A (ja) * | 1992-09-25 | 1994-07-08 | Canon Inc | 情報処理装置、及びそれを用いる情報処理方法 |
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| US6819649B1 (en) | 1999-02-12 | 2004-11-16 | D Data Inc. | Electroluminescent multilayer optical information storage medium with integrated readout and compositions of matter for use therein |
| KR100389903B1 (ko) * | 2000-12-01 | 2003-07-04 | 삼성전자주식회사 | 접촉 저항 측정을 이용한 정보 저장 장치 및 그 기록과재생 방법 |
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- 1989-03-23 DE DE68923721T patent/DE68923721T2/de not_active Expired - Fee Related
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-
1995
- 1995-06-07 US US08/475,465 patent/US5812516A/en not_active Expired - Lifetime
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| DE68923721T2 (de) | 1996-02-08 |
| DE68923721D1 (de) | 1995-09-14 |
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