JP2866164B2

JP2866164B2 - 記録媒体およびその製造方法、情報処理方法、情報処理装置

Info

Publication number: JP2866164B2
Application number: JP2199251A
Authority: JP
Inventors: 修高松; 勝則畑中; 清瀧本; 春紀河田; 健江口; 芳浩柳沢; 一佐哲河出; 秀行河岸
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-02-07
Filing date: 1990-07-30
Publication date: 1999-03-08
Anticipated expiration: 2014-03-08
Also published as: JPH041950A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、記録媒体およびその製造方法、かかる記録
媒体を用いてプローブ電極によって記録、再生を行なう
情報処理方法、情報処理装置に関する。

［従来の技術］近年、メモリ材料の用途は、コンピュータおよびその
関連機器、ビデオディスク、ディジタルオーディオディ
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早い、消費電力が少ない、生産性が高く、価格が安い、などが上げられる。

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、フォ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。

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.Phys.Rev.Lett,49,57（198
2）］、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、しかも試料に電流による損
傷を与えずに低電力で観測できる利点も有し、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。

STMは金属の探針（プローブ電極）と導電性物質間に
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0.1nm程度である。

したがって、STMの原理を応用すれば、十分に原子オ
ーダー（サブ・ナノメートル）での高密度記録再生を行
なうことが可能である。例えば、特開昭61-80536号に開
示されている記録再生装置では、電子ビーム等によって
媒体表面に吸着した原子粒子を取り除き、書き込みを行
ない、STMによりこのデータを再生している。

記録層として電圧電流のスイッチング特性に対してメ
モリ効果を持つ材料、例えばπ電子系有機化合物やカル
コゲン化合物類の薄膜層を用いて、記録・再生をSTMで
行なう方法が提案されている［特開昭63-161552号公
報、特開昭63-161553号公報］。この方法によれば、記
録のビットサイズを10nmとすれば、10¹²bit/cm²もの大
容量記録再生が可能である。

［発明が解決しようとする課題］第７図にSTMを応用した情報処理装置の構成例を示
す。以下図面に従って説明する。

101は基板、102は金属の電極層、103は記録層であ
る。201はXYステージ、202はプローブ電極、203はプロ
ーブ電極の支持体、204はプローブ電極をＺ方向に駆動
するＺ軸リニアアクチュエータ、205,206はXYステージ
をそれぞれX,Y方向に駆動するリニアアクチュエータ、2
07はパルス電圧回路である。

301はプローブ電極202から記録層103を介して電極層1
02へ流れるトンネル電流を検出する増幅器である。302
はトンネル電流の変化をプローブ電極202と記録層103の
間隙距離に比例する値に変換するための対数圧縮器、30
3は記録層103の表面凹凸成分を抽出するための低域通過
フィルタである。304は基準電圧V_REFと低域通過フィル
タ303の出力との誤差を検出する誤差増幅器、305はＺ軸
リニアアクチュエータ204を駆動するドライバーであ
る。306はXYステージ201の位置制御を行う駆動回路であ
る。307はデータ成分を分離する高域通過フィルタであ
る。

第８図に従来例の記録媒体の断面とプローブ電極202
の先端を示す。

401は記録層103に記録されたデータビット、402は基
板101上に電極層102を形成したときにできた結晶粒であ
る。この結晶粒402の大きさは電極層102の製法として通
常の真空蒸着法、スパッタ法等を用いると30〜50nm程度
である。

プローブ電極202と記録層103との間隙は第７図に示さ
れた回路構成により一定に保つことができる。すなわち
プローブ電極202と記録層103の間に流れるトンネル電流
を検出し対数圧縮器302、低域通過フィルタ303を介した
後、この値を基準電圧と比較し、この比較値が零に近付
くようにプローブ電極202を支持するＺ軸リニアアクチ
ュエータ204を制御することにより、プローブ電極202と
記録層103の間隙を一定にすることができる。

さらに、XYステージ201を駆動することにより記録媒
体の表面をプローブ電極202がなぞり、点の信号の高
域周波数成分を分離することにより記録層103のデータ
を検出できる。

このときの点の信号の周波数に対する信号強度スペ
クトラムを第９図に示す。

f₀以下の周波数成分の信号は基板101の反り、歪等に
よる媒体の緩やかな起伏によるものである。f₁を中心と
した信号は記録層103の表面の凹凸によるもので、主と
して電極材料形成時に生じる結晶粒402によるものであ
る。f₂は記録データの搬送波成分で、403はデータ信号
帯域である。f₃は記録層103の原子、分子配列から生じ
る信号成分である。

従来例に示された記録媒体を使用した場合以下のよう
な問題点があった。

STMの特徴である高分解能を生かし高密度記録を行う
には、データ信号帯域403をf₁とf₃の間に置かなければ
ならない。この場合、データ成分を分離するため遮断周
波数f_cの高域通過フィルタ307を用いる。しかしなが
ら、f₁の信号成分の裾野がデータ信号帯域403と重なっ
ている。これはf₁の信号成分が電極層102の結晶粒402に
起因しているためであり、結晶粒402の30〜50nmに対し
データの記録サイズおよびビット間隔が１〜10nmと接近
していることによる。

このためデータ再生のS/N比が低下し、読取りデータ
の誤り率を著しく高くしている。

そこで本発明の目的は、上記課題に鑑みて、高いS/N
比、高速再生を可能とする記録媒体、かかる記録媒体を
用いた情報処理装置、情報処理方法を提供することにあ
る。

また本発明の目的は、十分にS/N比向上が計られるこ
とにより、読取りデータの誤り率を著しく低下させた記
録媒体、およびかかる記録媒体を用いた情報処理装置、
情報処理方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段および作用］上記の目的は、以下の本発明によって達成される。

すなわち本発明の第一は、プローブ電極から電圧を印
加することにより情報の記録又は再生が行なわれる記録
媒体において、基板と、該基板上に形成され、前記プロ
ーブ電極に対向する側の表面に、凹凸の高さの差が1nm
以下であり、大きさが１μｍ□以上の平滑面を有する電
極層と、該電極層の平滑面上に形成され、電圧を印加す
ることによって互いに導電率が異なる２つ以上の状態の
間でその特性が遷移する記録層とからなることを特徴と
する記録媒体である。

第二は、プローブ電極から電圧を印加することにより
情報の記録又は再生が行なわれる記録媒体の製造方法に
おいて、凹凸の高さの差が1nm以下であり、大きさが１
μｍ□以上の平滑面を有する母材を用意する工程と、該
母材の平滑面上に電極層を形成する工程と、該電極層の
母材と接している面と反対側の面に基板を貼り合わせる
工程と、前記電極層を母材から引き剥がすことにより、
電極層を基板に転写する工程と、基板に転写された電極
層の前記母材の平滑面に接していた面上に、電圧を印加
することによって互いに導電率が異なる２つ以上の状態
の間でその特性が遷移する記録層を形成する工程とから
なることを特徴とする記録媒体の製造方法である。

第三は、上記第一の発明の記録媒体を用い、該記録媒
体の記録層の表面を該表面に近接配置された導電性プロ
ーブで相対的に走査しながら、前記電極層と導電性プロ
ーブとの間にパルス電圧を印加することによって情報を
記録し、情報が記録された記録層の表面を該表面に近接
配置された導電性プローブで相対的に走査しながら、前
記電極層と導電性プローブとの間にバイアス電圧を印加
し、導電性プローブに流れる電流を検出することによっ
て情報を再生することを特徴とする情報処理方法であ
る。

第四は、上記第一の発明の記録媒体と、該記録媒体の
記録層の表面に近接配置された導電性プローブと、該導
電性プローブを記録媒体に対して相対的に走査させる走
査手段と、前記記録媒体の電極層と導電性プローブとの
間にパルス電圧を印加することによって情報を記録する
記録回路と、前記記録媒体の電極層と導電性プローブと
の間にバイアス電圧を印加し、導電性プローブに流れる
電流を検出することによって前記記録媒体に記録層に記
録された情報を再生する再生回路とからなることを特徴
とする情報処理装置である。

本発明による平滑面を有する記録媒体を提供すること
により、STMの原理を応用した情報処理装置の機能を十
分に生かすことを可能とした。

以下、図面に従って本発明を説明する。

第１図は本発明による記録媒体の断面図を示す。101
は基板、102は平滑面を有する電極層、103は記録層であ
る。

第３図は本発明にかかわる記録媒体の作成の各工程に
おける断面図を示したものである。

第３図（ａ）に於てまず平滑基板11を用意する。この
平滑基板は表面凹凸の高さの差が1nm以下であり、大き
さが１μｍ□以上の平滑面を有するものを必要とする。

表面凹凸の測定は、微小プローブの先端を試料基板表
面に接近させ、該微小プローブの先端原子と試料基板表
面の原子との間に働く原子間力を計測し試料表面形状を
観察するAFM（Atomic-Force-Microscopy）という手法を
用いて行うことができる。

かかるAFMを用いると、試料の導電性，絶縁性を問わ
ず原子オーダーの分解能で試料の表面形状を計測するこ
とができる。本発明者等はAFMを用いて各種材料の表面
を評価したところ、以下の材料が本発明における平滑基
板11として適していることが判明した。

．結晶の劈開面…結晶の劈開面はきわめて平滑な表面
を容易に得ることができ、結晶材料としてはマイカ,Mg
O,Tic,Si,HOPG,等が挙げられる。

．溶融したガラス表面…例えば、フロートガラス，＃
7059フュージョン溶融石英，等が挙げられる。

AFMにより上記材料の表面形状を測定したところ、10
μｍ□の領域において全て表面凹凸の高さの差は1nm以
下であった。特にマイカ劈開面は、劈開時に生じる格子
面の段差も少なく、大面積（mm）に亘って空間周波数
3.3×10⁵cm^-1以下の凹凸の高さの差が1nm以下であり、
本発明に用いる平滑基板として好適である。

次に第３図（ｂ）に示すように、電極層102を平滑基
板11上に形成する。本発明に係る電極層102としては高
導電性を有するもので、さらに平滑基板11と密着性の良
くない材料が好ましい。例えばAu、Ag、Pt、Pdなどの貴
金属およびAu-Pd、Pt-Pdなどの合金、さらにそれらの積
層膜が挙げられる。このような材料を用いた電極形成法
としても従来公知の薄膜形成技術で十分である。

次に第３図（ｄ）に示すように、電極層102上に接着
層12を形成する。本発明にかかる接着層12としては無溶
剤型の体積収縮がないものが好ましく、例えばエポキシ
樹脂系、α−シアノアクリレート系などの絶縁性接着剤
やエポテック銀シリーズなどの導電性接着剤などが挙げ
られる。

次に第３図（ｅ）に示すように接着層12上に基板101
をはり付ける。この工程に於て、基板101と電極層102が
直接接合される場合、例えば共晶結合、電鋳などの場合
は接着層12を省くことができる。本発明に係る基板101
としては接着層12を介する場合は金属、ガラス、セラミ
ックス、プラスチック材料等いずれの材料も使用でき
る。また直接基板101と接合させる場合は比較的平滑な
材料が好ましい。さらに電極層102が厚い場合は、基板1
01を省くことも可能である。

次に第３図（ｅ）に示すように、平滑基板11を電極層
102から引き剥すことにより凹凸の高さの差が1nm以下
で、大きさが１μｍ□以上の平滑面を有する平滑電極基
板が形成できる。

次に第３図（ｆ）に示すように平滑電極基板の電極層
102上に記録層103を形成することにより記録媒体が得ら
れる。

前記記録層103としては、電流−電圧特性においてメ
モリースイッチング現象（電気メモリー効果）を有する
材料、例えば、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単分子
膜あるいはその累積膜を用いることが可能となる。電気
メモリー効果は前記の有機単分子膜、その累積膜等の薄
膜を一対の電極間に配置させた状態でそれぞれ異なる２
つ以上の導電率を示す状態（第11図ON状態、OFF状態）
へ遷移させることが可能な閾値を越えた電圧を印加する
ことにより可逆的に低抵抗状態（ON状態）および高抵抗
状態（OFF状態）へ遷移（スイッチング）させることが
できる。またそれぞれの状態は電圧を印加しなくとも保
持（メモリー）しておくことができる。

一般に有機材料のほとんどは絶縁性もしくは半絶縁性
を示すことから係る本発明において、適用可能なπ電子
準位を持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例え
ば、フタロシアニン、テトラフェニルポリフィリン等の
ポルフィリン骨格を有する色素、スクアリリウム基およ
びクロコニックメチン基を結合鎖として持つアズレン系
色素およびキノリン、ベンゾチアゾール、ベンゾオキサ
ゾール等の２個の含窒素複素環をスクアリリウム基およ
びクロコニッ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、アントラセンおよびピレ
ン等の縮合多環芳香族、および芳香環および複素環化合
物が重合した鎖状化合物およびジアセチレン基の重合
体、さらにはテトラシアノキノジメタンまたはテトラチ
アフルバレンの誘導体およびその類縁体およびその電荷
移動錯体、またさらにはフェロセン、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。

本発明に好適な高分子材料としては、例えばポリアク
リル酸誘導体等の付加重合体、ポリイミド等の縮合重合
体、ナイロン等の開環重合体等の生体高分子が挙げられ
る。

前記記録層103の形成に関しては、具体的には蒸着法
やクラ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、分子オーダーの厚
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とき、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形成する方法である。

疎水性部位を構成する基としては、一般に広く知られ
ている飽和および不飽和炭化水素基や縮合多環芳香族基
および鎖状多環フェニル基等の各種疎水基が挙げられ
る。これらは各々単独また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、親水性部位の構成要素と
しても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、さ
らにはアミノ基（1,2,3級及び４級）等の親水性基等が
挙げられる。

これらの疎水性基と親水性基をバランス良く併有した
有機分子であれば、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。

これらのπ電子準位を有する化合物の電気メモリー効
果は数十nm以下の膜厚のもので観測されているが、成膜
性、均一性の観点から５〜300Åの厚さとすることが好
ましい。

本発明による記録媒体を第７図の情報処理装置に用い
た場合の、点の信号の周波数スペクトラムを第２図に
示す。

f₀以下の周波数成分の信号は基板101の反り、歪等に
よる媒体の緩やかな起伏によるものである。f₂は記録デ
ータの搬送波成分で、403はデータ信号帯域を示す。f₃
は記録層103の原子、分子配列から生じる信号成分であ
る。

f₁を中心とした信号は母材の表面の僅かな凹凸が電極
層102の表面に転写されたもので、この凹凸はデータの
記録信号と同等もしくは記録信号より小さく作成され
る。この凹凸の変化はSTMを応用した記録再生では1nm以
下である。また本発明による記録媒体では、記録層103
表面の平滑面に大きさが１μｍ□以上になる。このこと
により、以下のような作用効果が得られる。

（１）記録層103表面の凹凸による信号成分f₁とデータ
信号帯域403は重なりあうことはなく、f₁のスペクトラ
ムの拡がりによるS/Nの低下はない。すなわち、データ
誤り率を小さくすることができる。

（２）記録層103の表面に凹凸がないため、記録層103の
表面とプローブ電極202との間隙を一定にしながらXY走
査を行う時のプローブ電極202のＺ軸の変位は少ない。
このため、極めて高速にXYステージ201を駆動すること
ができる。

（３）記録層103表面の凹凸がないことから、プローブ
電極202の先端、すなわちトンネル電流が流れる先端原
子の位置が安定して選択される。また凹凸のある記録層
103表面でみられるような、プローブ電極202の複数の原
子と記録層103との間で、トンネル電流が流れる所謂ゴ
ースト現象がなくなる。

［実施例］実施例１本発明の実施例１を第３図（ａ）〜（ｆ）を参照しつ
つ説明する。

まず第３図（ａ）に示すように、大気中でマイカ板を
劈開し平滑基板11とする。続いて第３図（ｂ）に示すよ
うに平滑基板11上に真空蒸着法により金を成膜し電極層
102を形成する。該電極層102は基板温度を室温に保ち、
蒸着速度10Å/sec、到達圧力２×10^-6Torr、膜厚2000Å
の条件で行った。続いて第３図（ｃ）に示すように、接
着層12（コニシ製ハイテンプHT-10）を電極層102上に塗
布する。続いて第３図（ｄ）に示すように、基板101を
接着層12上に貼り付ける。該基板101の接着は加圧力5kg
/cm²、温度200℃、硬化時間１時間の条件で行った。続
いて第３図（ｅ）に示すように、平滑基板11を電極層10
2から引き剥し、基板101、接着層12、電極層102、から
なる平滑電極基板を得た。このようにして得られた平滑
電極基板の表面をSTMで観察したところ、10μｍ□にお
いて表面凹凸の高さの差は1nm以下であった。

次に第３図（ｆ）に示すようにこの平滑電極基板上に
４層のポリイミドLB膜を形成し記録層103とした。以
下、ポリイミドLB膜を用いた記録層103形成方法につい
て述べる。

（１）式に示すポリアミド酸をN,N′−ジメチルアセ
トアミド−ベンゼン混合溶媒（1:1V/V）に溶解させた
（単量体換算濃度１×10^-3Ｍ）後、別途調整したN,N−
ジメチルオクタデシルアミンの同溶媒による１×10^-3Ｍ
溶液とを1:2（V/V）に混合して（２）式に示すポリアミ
ド酸オクタデシルアミン塩溶液を調製した。

かかる溶液を水温20℃の純水から成る水相上に展開
し、水面上に単分子膜を形成した。溶媒蒸発除去後、表
面圧を25mN/mに迄高めた。表面圧を一定に保ちながら上
述平滑電極基板を水面を横切る方向に速度5mm/minで静
かに浸漬した後、続いて5mm/minで静かに引き上げて２
層のＹ型単分子累積膜を作製した。かかる操作を繰り返
して４層のポリアミド酸オクタデシルアミン塩の単分子
累積膜を形成した。次に、この基板を減圧（〜1mmHg）
下、300℃で10分間加熱焼成してポリアミド酸オクタデ
シルアミン塩をイミド化し（式３）、４層のポリイミド単分子累積膜を得た。

次に上述した方法により作製した記録媒体を用いて、
第７図に示す情報処理装置により表面形状を調べたとこ
ろ、記録媒体表面が電極の平滑面を反映しており、10μ
ｍ□に於いて表面凹凸の高さの差は1nm以下であった。
次に記録・再生の実験を行った。

プローブ電極202として白金／ロジウム製のプローブ
電極202を用いた。このプロープ電極202は記録層103の
表面との距離（Ｚ）を制御するためのものによって電流
を一定に保つように、圧電素子により、その距離（Ｚ）
が微動制御されている。さらにリニアアクチュエータ20
4,205,206は距離Ｚを一定に保ったまま、面内（X,Y）方
向にも微動制御できるように設計されている。

また、プローブ電極202は直接記録・再生・消去を行
うことができる。また、記録媒体は高精度のXYステージ
201の上に置かれ、任意の位置に移動させることができ
る。

前述したポリイミド４層を累積した記録層103を有す
る記録媒体を、XYステージ201上に置いた。次にプロー
ブ電極202と記録媒体の電極層102との間に＋1.5Vの電圧
を印加し、電流をモニターしながらプローブ電極202と
記録層103表面との距離（Ｚ）を調整した。この時、プ
ローブ電極202と記録層103表面との距離Ｚを制御するた
めのプローブ電流Ipを10^-10Ａ≧Ip≧10^-11Ａになるよう
に設定した。

次に、プローブ電極202を記録層103上で走査させなが
ら、100Åピッチで情報の記録を行った。かかる情報の
記録は、プローブ電極202を＋側、電極層102を−側にし
て、電気メモリー材料（ポリイミドLB膜４層）が低抵抗
状態（ON状態）に変化する第10図に示す閾値電圧V_thON
を越えた矩形パルス電圧（第１のパルス電圧）を加え
た。その後、プローブ電極202を記録開始点に戻し、再
び記録層103上を走査させた。この時、記録の読み出し
時に於いてはＺ＝一定になるように調整した。その結
果、データビット401に於いては10nA程度のプローブ電
流が流れ、ON状態となっていることが示された。

なお、プローブ電圧を電気メモリー材料がON状態から
OFF状態に変化する閾値電圧V_thOFFを越えた10V（第２の
パルス電圧）に設定し、再び記録位置をトレースした結
果、全ての記録状態が消去されOFF状態に遷移したこと
も確認した。さらに読取りデータの誤り率を読取り速度
を一定にして調べたところ、従来例では10^-4であったの
が、本実施例では10^-7と著しく小さくすることが可能と
なった。

実施例２本発明の実施例２を第４図（ａ）〜（ｅ）を参照しつ
つ説明する。まず第４図（ａ）に示すように、大気中で
マイカ板を劈開し平滑基板21とする。続いて第４図
（ｂ）に示すように平滑基板21上に真空蒸着法により金
を成膜し電極層102を形成する。該電極層102は基板温度
を室温に保ち、蒸着速度10Å/sec、到達圧力２×10^-6To
rr、膜厚5000Åの条件で行った。続いて第４図（ｃ）に
示すように、Siウェハーを基板101としてヒーターによ
り加熱し一定の温度に保ち、続いて平滑基板21に形成さ
れた電極層102の表面を基板101に軽くこすり付けること
により、電極層102と基板101を共晶接合させる。該接合
は基板温度を400℃に保ち、加圧力2kg/cm²、保持時間１
分の条件で行った。続いて第４図（ｄ）に示すように平
滑基板21を電極層102から引き剥し、基板101、電極層10
2からなる平滑電極基板を得た。

このようにして得られた平滑電極基板の表面をSTMで
観察したところ、10μｍ□において表面凹凸の高さの差
は1nm以下であった。

次に、第４図（ｅ）に示すように、この平滑電極基板
上に４層のポリイミドLB膜を形成した記録層103とし
た。

次に上述した方法により作製した記録媒体を用いて、
第７図に示す情報処理装置により表面形状を調べたとこ
ろ、記録媒体表面が電極の平滑面を反映しており、10μ
ｍ□に於いて表面凹凸の高さの差は1nm以下であった。
次に記録・再生・消去の実験を行ったところ、実施例１
と同様に記録・再生・消去が行えることを確認した。

実施例３本発明の実施例３を第５図（ａ）〜（ｅ）を参照しつ
つ説明する。まず第５図（ａ）に示すように、大気中で
マイカ板を劈開し平滑基板31とする。続いて第５図
（ｂ）に示すように、平滑基板31上に真空蒸着法により
Au-Pdを成膜し電極層102を形成する。該電極層102は基
板温度を室温に保ち、蒸着速度10Å/sec、到達圧力２×
10^-6Torr、膜厚1000Åの条件で行った。続いて第５図
（ｃ）に示すように、電極層102上にニッケルを電鋳に
より形成し基板101とする。該電鋳はワット浴を用いて
温度を50℃に保ち、電流密度0.06A/cm²、電鋳時間２時
間の条件で行い、厚さ100μｍを得た。続いて第５図
（ｄ）に示すように、平滑基板31を電極層102から引き
剥し、基板101、電極102からなる平滑電極基板を得た。

このようにして得られた平滑電極基板の表面をSTMで
観察した結果、10μｍ□において表面凹凸の高さの差が
1nm以下であった。

次に、第５図（ｅ）に示すように、平滑電極基板上に
４層のポリイミドLB膜を形成し記録層103とした。

次に上述した方法により作製した記録媒体を用いて、
第７図に示す情報処理装置により表面形状を調べたとこ
ろ、記録媒体表面が電極の平滑面を反映しており、10μ
ｍ□に於いて表面凹凸の高さの差は1nm以下であった。
次に、記録・再生・消去の実験を行ったところ、実施例
１と同様に記録・再生・消去が行えることを確認した。

実施例４本発明の実施例４を第６図（ａ）〜（ｅ）を参照しつ
つ説明する。まず第６図（ａ）に示すように、洗浄した
溶融石英を基板101とする。続いて第６図（ｂ）に示す
ように、金を真空蒸着法により、基板101上に成膜し電
極層102を形成する。該電極層102は基板電極を室温に保
ち、蒸着速度10Å/sec、到達圧力２×10^-6Torr、膜厚50
00Å、下引き層Cr50Åの条件で行った。続いて第６図
（ｃ）に示すように、大気中で劈開したマイカ板を平滑
基板41とし、電極層102上にのせ、プレスを行う。該プ
レスは窒素雰囲気中、加圧力10kg/cm²、温度500℃１時
間の条件で行った。続いて第６図（ｄ）に示すように、
平滑基板41を電極層102から引き剥すことにより、電極
層102及び基板101からなる平滑電極基板を得た。

このようにして得られた平滑電極の表面をSTMで観察
したところ、10μｍ□において表面凹凸の高さの差が1n
m以下であった。

次に第６図（ｅ）に示すように、この平滑電極基板上
に４層のポリイミドLB膜を形成し記録層103とした。

実施例５実施例１に於いて、金の蒸着をPdに変え、記録層103
をポリイミドからスクアリリウム−ビス−６−オクチル
アズレン（以下SOAZと略す）の４層LB膜に変えた他は実
施例１と全く同様にして、記録媒体を形成した。以下SO
AZを用いた記録層103を形成方法について述べる。

先ず、SOAZを濃度0.2mg/mlで溶かしたベンゼン溶液を
20℃の水相上に展開し、水面上に単分子膜を形成した。
溶媒の蒸発を持ち、かかる単分子膜の表面圧を20mN/mま
で高め、さらにこれを一定に保ちながら、前記平滑電極
基板を水面を横切る方向に速度3mm/分で静かに浸漬・引
き上げをし、SOAZ単分子膜の２層累積膜を平滑電極基板
上に形成させた。

［発明の効果］以上説明したように本発明の記録媒体によれば、平滑
基板の有する表面形状を転写させることにより、表面凹
凸の高さの差が1nm未満の表面を有する記録媒体の形成
が可能となった。

さらに本発明による記録媒体は、（１）母材の表面形状を転写できるので、基板上の任意
の場所に平滑面を形成することが可能となり、基準マー
カ等の形成も同時に行なうことができる。

（２）電極層は母材上に形成した後、基板に貼りつける
ことができるので、基板はどのような材料、形態のもの
でも用いることができる。たとえばSi chip上に書込
み、読出しの制御回路を組込み、このchipを基板として
本発明の記録媒体を形成する。これにより、書き込み、
読出しの制御回路と記録層が一体に形成された記録媒体
を提供できる。

最近のマイクロメカニクス技術を応用し、Si chip上
に駆動アクチュエータを組込み、このアクチュエータ上
に、本発明の電極層を設け、微動機構付の記録媒体とす
ることもできる。

さらにかかる記録媒体を用いれば読取りデータの誤り
率を著しく低下させることができ、高速再生が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いられる記録媒体の模式断面図、第
２図は本発明の再生信号の周波数スペクトラムのダイヤ
グラム、第３図〜第６図は各実施例に於ける製造工程
図、第７図はSTMを応用した情報処理装置の構成図、第
８図は従来例の記録媒体の模式断面図、第９図は従来例
の再生信号の周波数スペクトラムのダイヤグラム、第10
図は本発明の記録媒体に記録を行う際に加えるパルス電
圧の波形図、第11図電流−電圧特性グラフである。 101:基板 102:電極層 103:記録層 11,21,31,41:平滑基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号特願平2−75763 (32)優先日平２(1990)３月27日 (33)優先権主張国日本（ＪＰ） (72)発明者河田春紀東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者江口健東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者柳沢芳浩東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者河出一佐哲東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者河岸秀行東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (56)参考文献特開平３−71453（ＪＰ，Ａ) 特開平３−503463（ＪＰ，Ａ) 特開平３−156749（ＪＰ，Ａ) 特開平４−1951（ＪＰ，Ａ) 特開平４−90151（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G11B 9/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】プローブ電極から電圧を印加することによ
り情報の記録又は再生が行なわれる記録媒体において、
基板と、該基板上に形成され、前記プローブ電極に対向
する側の表面に、凹凸の高さの差が1nm以下であり、大
きさが１μｍ□以上の平滑面を有する電極層と、該電極
層の平滑面上に形成され、電圧を印加することによって
互いに導電率が異なる２つ以上の状態の間でその特性が
遷移する記録層とからなることを特徴とする記録媒体。
【請求項２】前記記録層が、π電子準位をもつ群とσ電
子準位のみをもつ群とを併有する分子を有する有機材料
からなる請求項１に記載の記録媒体。
【請求項３】前記記録層が、前記有機材料の単分子膜ま
たはこの単分子膜の累積膜からなる請求項２に記載の記
録媒体。
【請求項４】前記記録層の厚さが、５Å〜300Åの範囲
にある請求項１〜３のいずれかに記載の記録媒体。
【請求項５】プローブ電極から電圧を印加することによ
り情報の記録又は再生が行なわれる記録媒体の製造方法
において、凹凸の高さの差が1nm以下であり、大きさが
１μｍ□以上の平滑面を有する母材を用意する工程と、
該母材の平滑面上に電極層を形成する工程と、該電極層
の母材と接している面と反対側の面に基板を貼り合わせ
る工程と、前記電極層を母材から引き剥がすことによ
り、電極層を基板に転写する工程と、基板に転写された
電極層の前記母材の平滑面に接していた面上に、電圧を
印加することによって互いに導電率が異なる２つ以上の
状態の間でその特性が遷移する記録層を形成する工程と
からなることを特徴とする記録媒体の製造方法。
【請求項６】前記記録層が、π電子準位をもつ群とσ電
子準位のみをもつ群とを併有する分子を有する有機材料
から形成される請求項５に記載の記録媒体の製造方法。
【請求項７】前記記録層が、ラングミュア−ブロジェッ
ト法（LB法）により、前記有機材料の単分子膜またはこ
の単分子膜の累積膜から形成される請求項６に記載の記
録媒体の製造方法。
【請求項８】前記記録層の厚さが５Å〜300Åの範囲と
なるように形成される請求項５〜７のいずれかに記載の
記録媒体の製造方法。
【請求項９】前記母材の平滑面が、結晶基板の劈開面か
らなる請求項５〜８のいずれかに記載の記録媒体の製造
方法。
【請求項１０】前記母材の平滑面が、溶融によって形成
されたガラス面からなる請求項５〜８のいずれかに記載
の記録媒体の製造方法。
【請求項１１】請求項１〜４のいずれかに記載の記録媒
体を用い、該記録媒体の記録層の表面を該表面に近接配
置された導電性プローブで相対的に走査しながら、前記
電極層と導電性プローブとの間にパルス電圧を印加する
ことによって情報を記録し、情報が記録された記録層の
表面を該表面に近接配置された導電性プローブで相対的
に走査しながら、前記電極層と導電性プローブとの間に
バイアス電圧を印加し、導電性プローブに流れる電流を
検出することによって情報を再生することを特徴とする
情報処理方法。
【請求項１２】請求項１〜４のいずれかに記載の記録媒
体と、該記録媒体の記録層の表面に近接配置された導電
性プローブと、該導電性プローブを記録媒体に対して相
対的に走査させる走査手段と、前記記録媒体の電極層と
導電性プローブとの間にパルス電圧を印加することによ
って情報を記録する記録回路と、前記記録媒体の電極層
と導電性プローブとの間にバイアス電圧を印加し、導電
性プローブに流れる電流を検出することによって前記記
録媒体の記録層に記録された情報を再生する再生回路と
からなることを特徴とする情報処理装置。