JP2936290B2

JP2936290B2 - 記録媒体の製造方法、記録媒体及びこれを備えた情報処理装置

Info

Publication number: JP2936290B2
Application number: JP3518891A
Authority: JP
Inventors: 一佐哲河出; 宏松田; 春紀河田; 邦裕酒井; 勝則畑中
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-02-05
Filing date: 1991-02-05
Publication date: 1999-08-23
Anticipated expiration: 2014-08-23
Also published as: JPH04254931A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプローブ電極によって記
録、再生、消去を行なう情報処理装置及びこれに用いる
記録媒体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、メモリー素子の用途はコンピュー
タ及びその関連機器、ビデオディスク、デジタルオーデ
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、その開発も活発に進んでいる。メモリー素子
に要求される性能は一般的には（１）高密度で、記録容量が大きい（２）記録・再生の応答速度が速い（３）エラーレートが小さい（４）消費電力が少ない（５）生産性が高く、価格が安い等が挙げられる。

【０００３】従来までは磁性体や半導体を素材とした磁
気メモリー、半導体メモリーが主流であったが、近年レ
ーザー技術の進展に伴い、有機色素、フォトポリマーな
どの有機薄膜を用いた安価で高密度な記録媒体を用いた
光メモリー素子などが登場してきた。

【０００４】一方、最近導体の表面原子の電子構造を直
接観測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．Ｂｉｎｎｉｇｅｔａｌ．，Ｈ
ｅｌｖｅｔｉｃａＰｈｙｓｉｃａＡｃｔａ，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、更に大気中でも動作させることが可能である
ため広範囲な応用が期待されている。

【０００５】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り、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とることができる。
この際面内方向の分解能は１オングストローム程度であ
る。従って、ＳＴＭの原理を応用すれば十分に原子オー
ダー（数オングストローム）での高密度記録再生を行な
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ない、ＳＴＭ
で再生する方法や、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を用いて行なう方法等が提案されてい
る。

【０００６】上記の様な記録・再生方法に於いて、実際
に多量の情報を記録・再生する為には、プローブ電極の
ＸＹ方向（記録媒体面内方向）の位置検出及び補正制御
（トラッキング）が必要となる。このトラッキングの方
法としては、既に記録媒体基板の原子配列を利用して、
高密度かつ高精度に行なう方法が提案されているが、位
置検出そのものも極めて高精度に行なう必要があるた
め、取扱上簡便とはいい難い問題があった。

【０００７】また、トラッキングを簡便に行なうため
に、記録媒体の基板にあらかじめ凹凸を設けることによ
りトラックを形成し、そのトラックの凹状部分あるいは
凸状部分にプローブ電極を追従させることにより、トラ
ッキングを行なう方法も提案されている。この場合、ト
ラックの凹凸に追従させる方法として、プローブ電極の
高さを一定にしてトラッキングする方法（コンスタント
ハイトモード）と、プローブ電極と基板電極間の距離を
一定に保ちながらトラッキングする方法（コンスタント
カレントモード）が提案されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前者のコンスタントハ
イトモードの場合、凸状の部分でトンネル電流が流れる
ようにプローブ電極の高さを調整しておき、凸状部分か
らプローブ電極が凹状部分に外れた時にトンネル電流が
流れなくなるのを検知して、プローブ電極を凸状部分に
戻すよう位置制御することによりトラッキングを行って
いる。しかし、この方法をとった時、プローブ電極が凹
状部分に位置したときほとんどトンネル電流が流れなく
なるため、トラッキングを行うことが非常に困難である
という問題があった。

【０００９】また、後者のコンスタントカレントモード
の場合、プローブ電極を基板上の凹凸に追従させながら
トラッキングを行なう方法を取るため、プローブ電極を
Ｚ方向（記録媒体と垂直方向）に追従させてやらなけれ
ばならなかった。即ち、トラッキング用のＺ方向の追従
系つまりフィードバック系が必要となり、記録・再生装
置自身にトラッキングのためのＺ方向フィードバック用
メカ及び回路等を設けなければならず、記録・再生装置
自身が複雑になってしまうという問題点があった。ま
た、プローブ電極をＺ方向に追従させるため、トラッキ
ングに時間がかかり、記録・再生時のスピードが遅くな
るという問題点もあった。

【００１０】すなわち、本発明の目的とするところは、
上述した従来技術の問題点に鑑み、プローブ電極を用い
た電気的な高密度記録・再生方法に於いて、多量の情報
の記録・再生あるいは情報の消去を容易に再現性良く簡
便に実行でき、なおかつ、記録・再生装置におけるトラ
ッキング系を簡素化できる記録媒体及びこれを備えた情
報処理装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明の特徴と
するところは、プローブ電極により素子に流れる電流を
検出する記録再生装置に用いる記録媒体であって、基板
上に表面の仕事関数が部分的に変化しているトラック部
を有する電極と、該電極上に電気メモリー効果を有する
記録層を積層した記録媒体である。

【００１２】また、前記トラック部が、前記電極を構成
する元素とは異なる元素を含む記録媒体にあり、当該記
録媒体の製造方法においては、前記基板上電極表面への
前記元素の注入はイオン注入法あるいは熱拡散法にて行
うことを特徴としている。

【００１３】また、前記トラックの幅が９００オングス
トローム以下、および、ピッチが１０００オングストロ
ーム以下であることも特徴としている。

【００１４】さらには、前記記録層の膜厚が４オングス
トローム以上１００オングストローム以下、好ましくは
４オングストローム以上３０オングストローム以下であ
り、前記記録層が、有機化合物の単分子膜または該単分
子膜を累積した累積膜を有している記録媒体を特徴とす
るものである。また、かかる単分子膜またはその累積膜
をＬＢ法によって成膜する記録媒体の製造方法であり、
前記有機化合物が分子中にπ電子準位を持つ群とσ電子
準位を持つ群とを有する記録媒体をも特徴とするもので
ある。

【００１５】ところで、本発明の記録媒体を用いた記録
・再生およびその為のトラッキング方法は、プローブ電
極（導電性探針）と導電性物質との間に電圧を印加しつ
つ、両者の距離を１０ｎｍ以下にするとトンネル電流が
流れることを利用している。以下、トラッキングの方法
について述べる。

【００１６】図１は、本発明に用いられる記録媒体の断
面図を示し、図２はその平面図の一例である。図１に於
いて、異種元素を基板電極２に部分的に注入することに
より仕事関数を部分的に変化させてトラック４を形成し
ており、記録ビットの列はトラックを形成している異種
元素上あるいは基板電極元素上の記録層１に書き込まれ
るが、平滑性の点から、基板電極元素上の方が好まし
い。従って、情報の記録・再生時に於いては、プローブ
電極を図２中Ｙ方向に走査させる必要がある。この時、
本発明に於いてはプローブ電極の高さを一定（コンスタ
ントハイトモード）にして走査させる方法を用いるが、
記録層の膜厚が１００オングストローム以下と薄いため
プローブ電極と基板電極間にトンネル電流が流れる。

【００１７】しかし、この際、基板電極元素上の部分と
異種元素注入部分、図１及び図２ではトラック部と非ト
ラック部であるが、両者では仕事関数が違うのでトンネ
ル電流が異なるため、プローブ電極が基板電極元素上の
記録層からトラックとなり非記録面である異種元素注入
部上に外れると、プローブ電極に流れるトンネル電流が
変化することになる。ここで、このトンネル電流を一定
に保つように、プローブ電極をＸ方向若しくは−Ｘ方向
に移動させる補正回路を設けることにより、プローブ電
極を基板電極元素上記録層の記録面上から外れることな
く走査させることが可能となる。このトラック上の記録
層に記録する方法は後で述べるが、記録により記録面上
の記録ビットに於ける電荷状態が変化する。従って、記
録後に於いてはトラック外れによる電流変化と記録ビッ
トによる電流変化が生ずるが、記録ビットによる電流変
化の方がはるかに大きいため、トラッキングに支障をき
たすことは無い。

【００１８】すなわち、本発明によれば、プローブ電極
により素子に流れる電流を検出する記録再生装置に於い
て、基板上の電極に電極を構成する元素と異なる元素を
注入して電極の仕事関数を部分的に変化させてトラック
を設け、該トラック上に電気メモリー効果を有する記録
層を積層した記録媒体を提供することにより、コンスタ
ントハイトモードでトラッキングした場合でも、記録媒
体表面が平滑であるため、トラック外れがおきた時にト
ンネル電流が流れるため、コンスタントハイトモード使
用時もトラッキングが容易にできるようになり、コンス
タントカレントモード時の様なトラッキング用のＺ方向
の追従系つまりフィードバック系が不用となるため、記
録・再生装置におけるトラッキング系を簡素化すること
も可能となった。

【００１９】本発明のトラック形成方法としては、ま
ず、基板上に基板電極となる導電性材料を形成し、次
に、基板電極表面に該基板電極を構成する元素と異なる
元素を所望のトラック形状に応じて注入し、注入した部
分の仕事関数を変化させることにより行う。具体的に
は、以下に述べるような２つの方法がある。．基板電極の表面上にＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリ
レート）等のレジストを塗布し、電気光学系によりイオ
ンビームのビーム径を３０ｎｍ程度まで絞り込み、所望
のトラック形状に応じてイオンビーム露光を行い、その
後、露光された部分のレジストを取り除き、注入すべき
元素を含んだ雰囲気中で熱処理を行うことにより、露光
された部分に前記元素を注入する熱拡散法。．電気光学系によりイオンビームのビーム径を３０ｎ
ｍ程度まで絞り込み、基板電極の表面上に、所望のトラ
ック形状に応じてイオン化した元素を打ち込むイオン注
入法。

【００２０】これら２つの方法のうち、イオン注入法
は、ドープ量の精度、均一性、濃度分布の制御に優れて
いるため、熱拡散法よりも好ましい。

【００２１】ところで、本発明によれば、現在、イオン
ビームの径は電磁光学系によって３０ｎｍ程度まで絞る
ことが可能であり、従って、例えば、このビーム径でト
ラックを形成すれば、１０¹⁰〜１０¹¹ビット／ｃｍ²程
度の記録密度を達成することができる。この時、ビーム
の走査部位がそのまま、異種元素注入部（非記録部）と
なり、他の部分が記録部位となりトラックを形成でき
が、そのトラックの幅としては９００オングストローム
以下、ピッチとしては１０００オングストローム以下が
好ましい。

【００２２】以上述べた方法では、異種元素注入方法に
於て熱拡散法あるいはイオン注入法を挙げたが、前記条
件を満たすトラックを形成できればこれに限定する必要
はない。

【００２３】また、基板３上に基板電極２を設けた後ト
ラック形成を行っているが、基板自身が導電性を有する
ものであれば、基板電極を省いてトラック形成を行って
も構わない。

【００２４】基板電極を構成する元素および注入する異
種元素の組み合わせとしては、例えば、基板電極材料の
元素としてＷを用いた場合、異種元素としてＣｓ，Ｂ
ａ，Ｔｂ，Ｙｔ，Ｃｅ，Ｌａ，Ｖ等があげられる。ま
た、基板電極材料の元素として他にＣやＭｏを適してお
り、それらの元素に対して適した注入異種元素の一覧を
表１に示した。なお、表１には同時にその基板電極元素
およびその元素に異種元素を注入した時の仕事関数も記
した。

【００２５】表１から明らかなように、例えば基板電極
材料の元素がＷで、注入された元素がＣｓである場合、
基板電極を構成するＷの仕事関数は４．５５ｅＶである
が、ＷにＣｓを注入することにより、注入した部分が合
金のＷ−Ｃｓになり、その部分の仕事関数は１．３６ｅ
Ｖに変化して、トラック４が形成される。以上何組か本
発明に適した元素を挙げたが、表１に示した元素の組み
合わせに限らず、基板電極を構成する元素と異種元素を
注入した後できる合金の仕事関数が大きく変化する物で
有れば、基板電極の元素と注入する異種元素の組み合わ
せを自由に選ぶことができる。

【００２６】また、基板上の電極形成方法に関しても、
基板上に均一に、平滑に形成できる方法であれば何でも
良く、例えば、真空蒸着法やスパッタ法等が挙げられ
る。

【００２７】

【表１】本発明で用いる記録層としては、電流−電圧特性に於い
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。

【００２８】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（図５：Ｏ
Ｎ状態、ＯＦＦ状態）へ遷移させることが可能なしきい
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
状態は電圧の印加を止めても保持（メモリー）しておく
ことができる。

【００２９】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於て、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。

【００３０】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
ルフィリン等のポルフィリン骨格を有する色素、スクア
リリウム基及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個の含窒素複素環をスクアリリ
ウム基及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、アントラセン及
びピレン等の縮合多環芳香族、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。

【００３１】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、バクテリオロ
ドプシン等の生体高分子が挙げられる。

【００３２】有機記録層の形成に関しても、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
の中では前述したＬＢ法が極めて好適である。

【００３３】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。

【００３４】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作製する方法であ
る。

【００３５】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、親水性部位の構成要素
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。

【００３６】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持つπ電子系を有する有
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。

【００３７】具体例としては、例えば下記の如き分子等
が挙げられる。

【００３８】＜有機材料＞［Ｉ］クロコニックメチン色
素

【００３９】

【化１】

【００４０】

【化２】

【００４１】

【化３】

【００４２】

【化４】

【００４３】

【化５】

【００４４】

【化６】

【００４５】

【化７】

【００４６】

【化８】

【００４７】

【化９】

【００４８】

【化１０】

【００４９】

【化１１】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５≦ｎ≦
３０が好適である。

【００５０】［ＩＩ］スクアリリウム色素［Ｉ］で挙げた化合物のクロコニッ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。

【００５１】

【化１２】

【００５２】［ＩＩＩ］ポルフィリン系色素化合物

【００５３】

【化１３】

【００５４】

【化１４】

【００５５】

【化１５】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。

【００５６】［ＩＶ］縮合多環芳香族化合物

【００５７】

【化１６】

【００５８】

【化１７】

【００５９】

【化１８】

【００６０】

【化１９】

【００６１】［Ｖ］ジアセチレン化合物Ｘは親水基で一般的には−ＣＯＯＨが用いられるが−Ｏ
Ｈ，−ＣＯＮＨ₂等も使用できる。

【００６２】［ＶＩ］その他

【００６３】

【化２０】

【００６４】

【化２１】

【００６５】

【化２２】

【００６６】

【化２３】

【００６７】

【化２４】

【００６８】

【化２５】

【００６９】＜有機高分子材料＞［Ｉ］付加重合体

【００７０】

【化２６】

【００７１】

【化２７】

【００７２】

【化２８】

【００７３】

【化２９】

【００７４】

【化３０】

【００７５】

【化３１】

【００７６】［ＩＩ］縮合重合体

【００７７】

【化３２】

【００７８】

【化３３】

【００７９】

【化３４】

【００８０】［ＩＩＩ］開環重合体

【００８１】

【化３５】

【００８２】ここで、Ｒ₁は水面上で単分子膜を形成し
易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５≦ｎ≦３０が好適である。

【００８３】また、Ｒ₅は短鎖アルキル基であり、炭素
数ｎは１≦ｎ≦４が好適である。重合度ｍは１００≦ｍ
≦５０００が好適である。

【００８４】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の置換体も本発明に
於いて好適であることは言うにおよばない。

【００８５】尚、上記以外でもＬＢ法に適している有機
材料、有機高分子材料であれば、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）等も適用が可能で
ある。

【００８６】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１０μｍ以下の膜厚のもので観測され
ているが、記録・再生時にプローブ電極と基板電極間に
流れるトンネル電流を用いるため、プローブ電極と基板
電極間にトンネル電流が流れるよう両者間の距離を近ず
けなければならないので、本発明の有機化合物から成る
記録層の膜厚は、４オングストローム以上１００オング
ストローム以下、好ましくは、４オングストローム以上
３０オングストローム以下である。

【００８７】本発明において、上記の如き有機材料が積
層された薄膜を支持するための基板としては、表面が平
滑であれば、どの様な材料を用いても良いが、前述した
トラック形成法によってある程度利用できる基板材料は
限定される。

【００８８】また、プローブ電極の材料は、導電性を示
すものであれば何を用いてもよく、例えばＰｔ，Ｐｔ−
Ｉｒ，Ｗ，Ａｕ，Ａｇ等が挙げられる。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、針状の導電性材
料を電界研磨法を用い先端形状を制御して、プローブ電
極を作製しているが、プローブ電極の作製方法及び形状
は何らこれに限定するものではない。

【００８９】更にはプローブ電極の本数も一本に限る必
要もなく、位置検出用と記録・再生用とを分ける等、複
数のプローブ電極を用いても良い。

【００９０】次に、本発明の記録媒体を用いる記録・再
生装置を図３のブロック図を用いて説明する。図３中、
５は記録媒体に電圧を印加するためのプローブ電極であ
り、このプローブ電極から記録層１に電圧を印加するこ
とによって記録・再生を行なう。対象となる記録媒体
は、ＸＹステージ１２上に載置される。１０はバイアス
電圧源およびプローブ電流増幅器で、９はプローブ電流
を読み取りプローブ電極の高さが一定になるように圧電
素子を用いたＺ方向微動制御機構７を制御するサーボ回
路であり、１１はプローブ電極５と基板電極２との間に
記録・消去用のパルス電圧を印加するための電源であ
る。

【００９１】パルス電圧を印加するときプローブ電流が
急激に変化するためサーボ回路９は、その間出力電流が
一定になるように、ＨＯＬＤ回路をＯＮにするように制
御している。

【００９２】８はＸＹ方向にプローブ電極５をＸＹ方向
微動制御機構６を用いて移動制御するためのＸＹ走査駆
動回路である。１３と１４は、あらかじめ１０^-9Ａ程度
のプローブ電流が得られるようにプローブ電極５と記録
媒体との距離を粗動制御したり、プローブ電極と基板と
のＸＹ方向相対変位を大きくとる（微動制御機構の範囲
外）のに用いられる。

【００９３】これらの各機器は、全てマイクロコンピュ
ータ１５により中央制御されている。また１６は表示装
置を表している。

【００９４】また、圧電素子を用いた移動制御における
機械的性能を下記に示す。Ｚ方向微動制御範囲：０．１ｎｍ〜１μｍＺ方向粗動制御範囲：１０ｎｍ〜１０ｍｍＸＹ方向走査範囲：０．１ｎｍ〜１μｍＸＹ方向粗動制御範囲：１０ｎｍ〜１０ｍｍ計測、制御許容誤差：＜０．１ｎｍ（微動制御時）計測、制御許容誤差：＜１ｎｍ（粗動制御時）

【００９５】

【実施例】以下、本発明を実施例に従って説明する。

【００９６】実施例１光学研磨したガラス基板（基板３）を中性洗剤およびト
リクレンを用いて洗浄した後、Ｗをスパッタ法により基
板３上に均一性良く成膜し、表面が平滑な基板電極２を
形成した。その後、イオン注入装置を用いて、真空度１
×１０^-6Ｔｏｏｒの真空下で、１００ＫｅＶ程度のエネ
ルギーを持つＣｓイオンビームを、イオンビーム集束装
置によりビーム径を３０ｎｍ程度に絞って基板電極２で
あるＷ上に、６０ｎｍピッチ、長さ１００ｎｍに渡って
順次照射することにより、異種元素としてＣｓのイオン
注入を行った。この後、イオン注入をした部分と注入し
ていない部分の仕事関数を図３で示した記録再生装置を
用いて調べたところ、両者の仕事関数に大きな差がみら
れ、幅３０ｎｍのトラックが形成されていることがわか
った。

【００９７】次にスクアリリウムービス−６−オクチル
アズレン（以下ＳＯＡＺと略す）を濃度０．２ｍｇ／ｍ
ｌ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２０ｍＮ／ｍまで高め、更にこれ
を一定に保ちながら前記のトラックを形成した基板を水
面に横切るように速度５ｍｍ／分で静かに浸漬し、更に
引き上げて、２層のＹ形単分子膜の累積を行ない、前記
有機化合物絶縁層２上に２層（厚さ３０オングストロー
ム）の累積膜を形成して、記録層１とした。

【００９８】以上の様な方法により作製した記録媒体
に、図３に示した記録・再生装置を用いて記録・再生、
消去の実験を行なった。ただし、プローブ電極５として
電解研磨法によって作製した白金／ロジウム製のプロー
ブ電極を用いており、このプローブ電極５は記録層１に
電圧を印加できるように、圧電素子により、その距離
（Ｚ）が制御されている。さらに上記機能を持ったまま
プローブ電極５が面内（Ｘ，Ｙ）方向にも移動制御でき
るように微動制御機構系が設計されている。

【００９９】また、プローブ電極５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Ｘ
Ｙステージ１２の上に置かれ、任意の位置に移動させる
ことができる。よって、この移動制御機構によりプロー
ブ電極５で任意の位置のトラック上に記録・再生及び消
去を行なうことができる。

【０１００】前述したＳＯＡＺ２層を累積した記録層１
を持つ記録媒体を記録・再生装置にセットした。この
時、トラックの長さ方向と記録・再生装置のＹ方向がほ
ぼ平行となる様に設置した。次に、プローブ電極５と記
録媒体の基板電極２との間に＋１．５Ｖの電圧を印加
し、記録層１に流れる電流をモニターしながらプローブ
電極５と基板電極４との距離（Ｚ）を調整した。この
時、距離Ｚを制御するためのプローブ電流ＩＰを１０^-8
Ａ≧Ｉ_P≧１０^-10Ａになるように設定した。次に、距離
Ｚを一定に保ちながら、プローブ電極５をＸ方向、即ち
トラックを横切る方向に走査させ、記録媒体にトラック
が形成されていることを確認した後、プローブ電極５を
任意のトラック（Ｗ上の記録層）上で保持した。次に、
距離Ｚを一定に保ちながら、プローブ電極をＹ方向に走
査させた。この時、前述した方法によりトラッキングを
行うことにより、任意のトラック上をこれから外れるこ
となくプローブ電極５を走査させることが可能であるこ
とがわかった。

【０１０１】次に、プローブ電極をトラック上で走査さ
せながら、３０ｎｍ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５を＋側、基板電極２を
−側にして、電気メモリー材料（ＳＯＡＺ−ＬＢ膜２
層）が低抵抗状態（ＯＮ状態）に変化する様に、図４に
示すしきい値電圧Ｖｔｈ_-ON以上の三角波パルス電圧を
印加した。その後、プローブ電極を記録開始点に戻し、
再びトラック上を走査させた。その結果、記録ビットに
於いては０．７ｍＡ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。以上の再生実験に於い
て、ビットエラーレートは３×１０^-6であった。

【０１０２】なお、プローブ電極を電気メモリー材料が
ＯＮ状態からＯＦＦ状態に変化するしきい値電圧Ｖｔｈ
_OFF以上の１０Ｖ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。

【０１０３】実施例２実施例１に於いて、Ｃｓイオンビーム照射のピッチを１
０００オングストロームとしビーム径を５００オングス
トロームとした以外は全く同様にして、記録媒体を作製
した。この時、トラックの幅は約５００オングストロー
ムであった。かかる記録媒体を用い実施例１と同様にし
て記録・再生実験を行ったところ、ビットエラーレート
は２×１０^-6であり、消去も可能であった。

【０１０４】実施例３実施例１の記録層として用いた２層ＳＯＡＺ単分子累積
膜の代わりにルテチウムジフタロシアニン［ＬｕＨ（Ｐ
ｃ）₂］のｔ−ブチル誘導体の２層単分子累積膜を用い
た以外は実施例１と同様にして実験を行った。その結
果、ビットエラーレートは５×１０^-6であり、消去も可
能であった。なお、ＬｕＨ（Ｐｃ）₂のｔ−ブチル誘導
体の累積条件は次の通りである。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／ｍｌ水相：純水、水温２０℃ 表面圧：２０ｍＮ／ｍ、基板上下速度３ｍｍ／分

【０１０５】実施例４異種元素としてＢａを用いた以外は実施例１と全く同様
にして、異種元素（Ｂａ）を注入してトラックを形成し
た後、記録層として２層ＳＯＡＺ単分子累積膜を積層し
て記録媒体を作製した。係る記録媒体について、実施例
１と同様の記録・再生・消去の実験を行ったところ、ビ
ットエラーレートは４×１０^-6であり、消去も可能であ
った。

【０１０６】実施例５基板電極材料の元素としてＣを、その異種元素としてＴ
ｉを用いた以外は実施例１と全く同様にしてトラックを
形成した。その後、記録層１としてポリイミドＬＢ膜を
２層累積して記録媒体を作製した。なお、ポリイミドＬ
Ｂ膜の形成方法は以下の通りである。

【０１０７】ポリアミック酸（分子量約２０万）を濃度
１×１０^-3％（ｇ／ｇ）で溶かしたジメチルアセトアミ
ド溶液を、水温２０℃の純粋の水相上に展開し、水面上
に単分子膜を形成した。この単分子膜の表面圧を２５ｍ
Ｎ／ｍまで高め、更にこれを一定に保ちながら、前記基
板を水面に横切るように５ｍｍ／分で移動させて浸漬、
引き上げを行い、Ｙ型単分子膜の累積を行なった。更に
これらの膜を３００℃で１０分加熱を行なうことにより
ポリイミドにした。なお、ポリイミド１層あたりの厚さ
は、エリプソメトリー法により約４オングストロームと
求められた。

【０１０８】この記録媒体についても実施例１と同様
に、記録・再生、消去の実験を行ったところ、ビットエ
ラーレートは３×１０^-6であり、消去も可能であった。

【０１０９】以上述べてきた実施例中では、トラック形
成時に、イオン注入法を用いて異種元素を注入して仕事
関数を変化させるという方法を取ったが、この他熱拡散
法を用いて異種元素を注入する方法を用いることも可能
であり、また、仕事関数を部分的に所望の位置で変化さ
せられる方法であれば、これらに限定する必要はない。
また、トラックの形状についても直線状のものについて
述べてきたが、これに限ることはなく、螺旋状、円状等
他の形態であっても全く構わない。また、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製
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法等の成膜法が挙げられる。
更に基板材料やその形状も本発明は何ら限定するもので
はない。さらには、本実施例に於いてはプローブ電極を
１本としたが、記録・再生用のものとトラッキング用の
ものを各々分けて２本以上としても良い。

【０１１０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明に依れば、光記録に比べて、はるかに高密度な記録が可能な全く
新しい記録媒体を提供することができる。記録・再生時のトラッキングが容易に行え、記録・再
生装置の簡素化が可能になる。それと同時に、記録・再
生の応答速度も遅くならない。といったような効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に用いた記録媒体の断面図の一例であ
る。

【図２】本発明に用いた記録媒体の平面図の一例であ
る。

【図３】本発明で用いた情報処理装置である記録・再生
装置の構成のブロック図である。

【図４】本発明の記録媒体に記録を行う際に加えるパル
ス信号波形である。

【図５】本発明に用いた記録媒体の電気メモリー効果を
示す図である。

【符号の説明】

１記録層２基板電極３基板４トラック５プローブ電極６ＸＹ方向微動制御機構７Ｚ方向微動制御機構８ＸＹ方向走査駆動回路９サーボ回路１０プローブ電流増幅器１１パルス電源１２ＸＹステージ１３粗動機構１４粗動駆動回路１５マイクロコンピュータ１６表示装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者酒井邦裕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)発明者畑中勝則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２−292752（ＪＰ，Ａ) 特開平１−116940（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G11B 9/00 G11B 9/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】プローブ電極により素子に流れる電流を
検出する記録再生装置に用いる記録媒体であって、基板
上に表面の仕事関数が部分的に変化しているトラック部
を有する電極と、該電極上に電気メモリー効果を有する
記録層を積層したことを特徴とする記録媒体。
【請求項２】前記トラック部が、前記電極を構成する
元素とは異なる元素を含むことを特徴とする請求項１に
記載の記録媒体。
【請求項３】前記トラックの幅が、９００オングスト
ローム以下である請求項１に記載の記録媒体。
【請求項４】前記トラックのピッチが、１０００オン
グストローム以下である請求項１に記載の記録媒体。
【請求項５】前記記録層の膜厚が４オングストローム
以上１００オングストローム以下である請求項１に記載
の記録媒体。
【請求項６】前記記録層の膜厚が４オングストローム
以上３０オングストローム以下である請求項１に記載の
記録媒体。
【請求項７】前記記録層が、有機化合物の単分子膜ま
たは該単分子膜を累積した累積膜を有している請求項１
に記載の記録媒体。
【請求項８】前記有機化合物が分子中にπ電子準位を
持つ群とσ電子準位を持つ群とを有する請求項７に記載
の記録媒体。
【請求項９】請求項１乃至８に記載の記録媒体、該記
録媒体に電圧を印加するためのプローブ電極及び該プロ
ーブ電極を制御する制御機構を有する情報処理装置。
【請求項１０】請求項２に記載の記録媒体を作製する
方法であって、前記基板上に電極を形成した後、該電極
の一部に前記元素をイオン注入法によって注入して前記
トラック部を形成することを特徴とする記録媒体の製造
方法。
【請求項１１】請求項２に記載の記録媒体を作製する
方法であって、前記基板上に電極を形成した後、該電極
の一部に前記元素を熱拡散法によって注入して前記トラ
ック部を形成することを特徴とする記録媒体の製造方
法。
【請求項１２】請求項７に記載の記録媒体の製造方法
であって、前記電極上に有機化合物の単分子膜または該
単分子膜を累積した累積膜をＬＢ法によって成膜するこ
とを特徴とする記録媒体の製造方法。