JP2962603B2 - 情報記録方法 - Google Patents

情報記録方法

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JP2962603B2 JP28379191A JP28379191A JP2962603B2 JP 2962603 B2 JP2962603 B2 JP 2962603B2 JP 28379191 A JP28379191 A JP 28379191A JP 28379191 A JP28379191 A JP 28379191A JP 2962603 B2 JP2962603 B2 JP 2962603B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば走査型トンネル
顕微鏡の原理を応用した情報記録方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】高密度記録装置として、従来から種々の
方法が知られているが、代表的なものは磁気記録及び光
記録である。磁気記録では、記録再生に使用する磁気ヘ
ッド等の装置の制約により記録長が決まり、この場合に
1μm程度が限界となる。光記録では、記録再生に使用
される光のビーム径によって記録長が制限され、1〜
0.5μm程度が限界となっている。
【0003】一方、近年では走査型トンネル顕微鏡、所
謂STMが開発され、固体表面状態を水平分解能が数オ
ングストローム、垂直分解能が1オングストローム以下
の高分解能で分析できる。(G.Binnig et all. Helvetic
a Physica Acta.55.726(1982))
【0004】このSTMの原理を用いて、記録媒体の表
面上に凹凸又は電子状態の変化をnmのオーダで記録再
生することが、例えば特開昭63−161552号公
報、同161553号公報など幾つか提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このようなSTMの原
理を用いた記録再生方式において、情報記録時に探針と
記録媒体間の距離の不安定や記録媒体表面の異物等の影
響で記録が正確になされないことがある。
【0006】本発明の目的は、記録時の探針媒体間の距
離を常に一定に保ち、かつ記録を正確になし得る情報記
録方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明に係る情報記録方法は、記録媒体に対向して
配置した導電性探針と、前記記録媒体と導電性探針との
間に電圧を印加する電圧印加手段と、前記記録媒体と導
電性探針との間隔を変化させる駆動手段と、前記記録媒
体と導電性探針との間に流れるトンネル電流を検出する
トンネル電流検出手段と、検出したトンネル電流に基づ
いて前記記録媒体と導電性探針との間隔を制御するため
の制御信号を生成し前記駆動手段に入力する間隔制御回
路と、前記駆動手段に入力する制御信号をホールドする
サンプルホールド回路と、前記記録媒体に記録が行われ
たか否かを判定する判定手段とを備えた情報記録装置を
用い、前記記録媒体への記録に先立って、前記電圧印加
手段から前記記録媒体と導電性探針との間にバイアス電
圧を印加しながらトンネル電流検出手段により前記トン
ネル電流を検出し、検出したトンネル電流に基づいて前
記間隔制御回路により生成された制御信号を前記駆動手
段に入力して前記記録媒体と導電性探針との間隔を制御
する第1の工程と、前記サンプルホールド回路により前
記駆動手段に入力する制御信号をホールドした後に前記
電圧印加手段から前記記録媒体と導電性探針との間にパ
ルス電圧を印加して情報を前記記録媒体に記録する第2
の工程と、前記サンプルホールド回路により前記駆動手
段に入力する制御信号をホールドした状態で前記電圧印
加手段から前記記録媒体と導電性探針との間にバイアス
電圧を印加しながら前記トンネル電流検出手段でトンネ
ル電流を検出し、検出したトンネル電流に基づいて前記
判定手段で前記記録媒体に記録が行われたか否かを判定
する第3の工程と、前記判定の結果、記録が行われなか
った場合には再記録の処理を行い、記録が行われていた
場合には制御信号のホールドを解除して次の記録を行う
第4の工程とを備えたことを特徴とする。
【0008】
【作用】上述の構成を有する情報記録方法は、情報の記
録の際に探針と記録媒体の相対位置をホールドした後に
記録のためのトンネル電流の変調を行い、その後に記録
がなされたことを確認し位置ホールドを解除する。
【0009】
【実施例1】本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説
明する。図1は情報記録装置の構成図を示し、1は記録
媒体であり、その表面には記録ビット列B、トラック溝
Tが設けられている。記録媒体1に近接して、白金(P
t)を機械的に切断し尖鋭化した探針2を駆動する円筒
型圧電素子3が設けられており、円筒型圧電素子3は図
示しないリニアモータ等の粗動駆動機構により任意のビ
ット列Bにアクセスできるようになっている。探針2と
記録媒体1の間には、可変電源4によりバイアス電圧が
印加され、探針2と記録媒体1はトンネル電流又は電界
放射電流が流れる程度まで近付いている。探針2は電流
電圧変換回路5に電気的に接続され、電流電圧変換回路
5の出力はローパスフィルタ6、第1のサンプルホール
ド回路7、ハイパスフィルタ8にそれぞれ並列的に接続
されている。ローパスフィルタ6の出力は設定値Sと比
較するための距離制御回路9に接続され、距離制御回路
9の出力S1は圧電素子3の第2のサンプルホールド回路
10、溝検出回路11にそれぞれ接続されており、第2
のサンプルホールド回路10の出力は圧電素子3のZ方
向駆動電極3zに接続されている。そして、溝検出回路
11の出力はタイミング発生回路12に接続されてい
る。第1のサンプルホールド回路7の出力は判別回路1
3に接続され、更に信号S2としてタイミング発生回路1
2に接続されている。一方、ハイパスフィルタ8の出力
は復調回路14を経て再生信号S3となっている。また、
タイミング発生回路12には記録信号S4が入力され、タ
イミング発生回路12からは第1、第2のサンプリング
ホールド回路7、10、圧電素子3、可変電源4に出力
がなされている。
【0010】記録媒体1としては、電圧電流のスイッチ
ング特性に対し、メモリ効果を持つ材料を用いる。例え
ば、基板電極としてガラスや雲母等の平坦な基板上の金
のエピタキシャル成長面を用いている。この基板電極表
面に集束イオンビーム(FIB)を用いてトラッキング
用の溝Tを形成し、イオンビームにはAu++を用い、V
=80kV、I=26pAで、幅100nm、深さ30
nmの溝Tとした。そして、記録媒体として、スクアリ
ウム−ビス−6−オクチルアズレンを用い、ラングミュ
ア・プロジェット法により、単分子膜2層の累積膜をこ
の基板電極上に形成し記録媒体1とした。
【0011】記録再生の際に、探針2と記録媒体1の間
を流れるトンネル電流又は電界放射電流は、電流電圧変
換回路5によって電圧変換された後に、ローパスフィル
タ6を経て距離制御回路9に入力する。距離制御回路9
は設定値Sを基にトンネル電流又は電界放射電流が一定
になるように距離制御信号S1を出力し、この距離制御信
号S1は第2のサンプルホールド回路10を経て円筒型圧
電素子3をz方向に駆動する。
【0012】通常探針2と記録媒体1の間には可変電源
4によりバイアス電圧が印加され、トンネル電流が流れ
る程度まで近付いている。この状態で記録媒体1の所望
の位置まで探針2を移動し、可変電源4からのバイアス
電圧を変調し、電気メモリ効果を生ずる閾値電圧を超え
る電圧を探針2と記録媒体1の間に印加し記録を行う。
再生時においても、同様に可変電源4から読み取り用バ
イアス電圧を探針2と記録媒体1の間に加え、所望の位
置で再生を行う。
【0013】具体的には、探針2と記録媒体1の間に可
変電源4によりバイアス電圧0.1〜1V程度印加し、
一定のトンネル電流(1pA)が流れる程度まで近付け
ておく。この状態で、記録媒体1の所望の位置まで探針
2を移動した後に可変電源4を変調し、6Vのパルス電
圧を探針2と記録媒体1の間に印加すると、10〜10
0pAの電流が流れる大きさ10nmφのビットが形成
され、パルス電圧の印加後はその状態を保持する。そこ
で、この低抵抗状態にあるビットを「1」に対応付け、
高抵抗状態の「0」と区別して2値化記録を行う。再生
時には、探針2と記録媒体1の間に電気メモリ効果を生
じない1Vの電圧を印加し、流れるトンネル電流の変化
を検出する。
【0014】このとき、探針2は記録媒体1上を図2の
Aに示すように二次元的に走査し、探針2が基板電極に
施されたトラック溝Tの一部を横切りながら、トラック
溝Tに沿って走査するように、タイミング発生回路12
は圧電素子3に水平位置制御信号S5を出力する。
【0015】実施例においては、L1=1μmの範囲を走
査しながら記録再生を行った。このとき、探針2が常に
トラツク溝Tの端をL2=0.05μmだけ横切るように
水平方向に位置制御した。具体的には距離制御信号S1を
モニタし、探針2がトラック溝Tの中に入り込むと距離
制御信号S1が大きく変化することから、探針2がトラッ
ク溝T中に入り込んでいる時間を溝検出回路11で検出
する。そこで、例えば探針2が溝T中に入り込んでいる
時間を一定とするように、水平位置制御信号S5を制御す
ることにより、探針2は記録媒体1上をトラック溝Tに
沿って動いてゆく。
【0016】次に、具体的な記録方法について図3を用
いて説明する。記録は探針2の位置制御を行いながら、
記録媒体1上で記録信号S4に応じてタイミング発生回路
12の出力S6により可変電源4を制御し、「1」に対応
したデータビット列Bを記録する。この記録の際には、
先ずタイミング発生回路12はXY走査ホールド信号Sx
y をホールド状態にし、水平位置制御信号S5即ちX走査
信号Sx及びY走査信号Syを固定する。続いて、タイミン
グ発生回路12はZ制御ホールド信号Szをホールド状態
として、第2のサンプルホールド回路10の出力を固定
し、探針2と記録媒体1間の距離をホールドする。この
ホールド状態でタイミング発生回路12は電源変調信号
S6を発生し、バイアス電圧を変調して記録を行う。これ
により、記録媒体1の凹凸の場所依存性があっても、記
録時に記録媒体1と探針2間の距離が一定に保たれる。
【0017】記録用パルス電圧発生後に、タイミング発
生回路12はデータ取込信号S7を発生し、第1のサンプ
ルホールド回路7は記録ビット列Bからの信号を取り込
む。判別回路13は第1のサンプルホールド回路7の出
力を基に信号が記録されたかどうか、例えば閾値回路等
により判定し記録が行われなかった場合に、タイミング
発生回路12にエラー信号S2を出力する。タイミング発
生回路12はエラー信号S2を検出すると、エラー処理ル
ーチンを実行する。
【0018】エラー処理ルーチンとしては、再度記録の
ための電源変調信号S6の発生等を行う。エラー信号S2を
検出しないときは記録を正常に行ったと判断し、タイミ
ング発生回路12はZ制御ホールド信号Szのホールドを
解除し、またXY走査ホールド信号Sxy のホールドを解
除して次のビットの記録を行う。
【0019】記録の再生においては、所望の記録ビット
列Bに圧電素子3及び図示しない粗動駆動機構によって
移動した後に、記録時と同様に探針2の位置制御を行い
ながら、記録媒体1上のデータビット領域からのトンネ
ル電流変化を検出する。データはトラック溝Tや基板電
極のうねりに比べて高い空間周波数で記録されているの
で、ハイパスフィルタ8を経た後に、例えば二値化回路
のような復調回路14を用いて再生信号S3を得る。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る情報記
録方法は、STMの原理を用いた記録再生方式におい
て、エラーレートが大きく低減できる記録が可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の構成図である。
【図2】探針と記録媒体の位置関係の説明図である。
【図3】記録時の制御回路の動作説明図である。
【符号の説明】
1 記録媒体 2 探針 3 円筒型圧電素子 4 可変電源 5 電流電圧変換回路 7、10サンプルホールド回路 9 距離制御回路 11 溝検出回路 12 タイミング発生回路 13 判別回路 14 復調回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 紫藤 俊一 東京都大田区下丸子三丁目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三丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−203840(JP,A) 特開 昭63−237264(JP,A) 特開 平2−244464(JP,A) 特開 平1−140475(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G11B 9/00 G11B 9/04 G11B 20/18

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 記録媒体に対向して配置した導電性探針
    と、前記記録媒体と導電性探針との間に電圧を印加する
    電圧印加手段と、前記記録媒体と導電性探針との間隔を
    変化させる駆動手段と、前記記録媒体と導電性探針との
    間に流れるトンネル電流を検出するトンネル電流検出手
    段と、検出したトンネル電流に基づいて前記記録媒体と
    導電性探針との間隔を制御するための制御信号を生成し
    前記駆動手段に入力する間隔制御回路と、前記駆動手段
    に入力する制御信号をホールドするサンプルホールド回
    路と、前記記録媒体に記録が行われたか否かを判定する
    判定手段とを備えた情報記録装置を用い、前記記録媒体
    への記録に先立って、前記電圧印加手段から前記記録媒
    体と導電性探針との間にバイアス電圧を印加しながらト
    ンネル電流検出手段により前記トンネル電流を検出し、
    検出したトンネル電流に基づいて前記間隔制御回路によ
    り生成された制御信号を前記駆動手段に入力して前記記
    録媒体と導電性探針との間隔を制御する第1の工程と、
    前記サンプルホールド回路により前記駆動手段に入力す
    る制御信号をホールドした後に前記電圧印加手段から前
    記記録媒体と導電性探針との間にパルス電圧を印加して
    情報を前記記録媒体に記録する第2の工程と、前記サン
    プルホールド回路により前記駆動手段に入力する制御信
    号をホールドした状態で前記電圧印加手段から前記記録
    媒体と導電性探針との間にバイアス電圧を印加しながら
    前記トンネル電流検出手段でトンネル電流を検出し、検
    出したトンネル電流に基づいて前記判定手段で前記記録
    媒体に記録が行われたか否かを判定する第3の工程と、
    前記判定の結果、記録が行われなかった場合には再記録
    の処理を行い、記録が行われていた場合には制御信号の
    ホールドを解除して次の記録を行う第4の工程とを備え
    たことを特徴とする情報記録方法。
JP28379191A 1991-10-04 1991-10-04 情報記録方法 Expired - Fee Related JP2962603B2 (ja)

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