JP3104876B2 - 記録・再生方法、記録方法、再生方法及びこの方法に用いる記録媒体 - Google Patents

記録・再生方法、記録方法、再生方法及びこの方法に用いる記録媒体

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JP3104876B2 JP01118714A JP11871489A JP3104876B2 JP 3104876 B2 JP3104876 B2 JP 3104876B2 JP 01118714 A JP01118714 A JP 01118714A JP 11871489 A JP11871489 A JP 11871489A JP 3104876 B2 JP3104876 B2 JP 3104876B2
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秀之 西沢
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は有機薄膜からなる記録媒体を用いた記録・再
生方法、記録方法、再生方法およびこの方法に用いる記
録媒体の構成に関する。
(従来の技術) 電気的手段を用いて書き込み及び読み出しを行なう記
録媒体は以前より開発が進められ、特に有機分子を用い
たものの研究が盛んである。このような記録媒体では、
分子双安定性や強誘電性等を有する有機分子が用いら
れ、電界を印加して分子内転位や自発分極の変化が発生
することにより書き込みが行なわれる。一方、読み出し
手段としては、該記録媒体が一対の電極間に狭まれた構
造とし、前記電極間に電界を印加せしめこのときのトン
ネル電流を検出する方法や、圧電効果または焦電効果に
よる記録媒体における容量変化を利用する方法が用いら
れている。例えば前者の方法は第48回応用物理学会講演
予稿集第1分冊P113講演No.17p−K−11、後者の方法は
特開昭63−244341号等に示されている。
しかしながらこのような有機分子を用いた記録媒体で
は、読み出し手段において次のような問題があった。す
なわち読み出し手段としてトンネル電流を検出する方法
では、検出される電流が微少なためノイズの影響が大き
く信頼性に欠け、一方容量変化を利用する方法では読み
出し速度が遅かった。またさらには、強誘電性物質を用
いた記録媒体では、作製時に強誘電性物質を記録媒体中
で同一方向に配向させる必要があり、作製が困難である
という問題点もあった。
(発明が解決しようとする課題) 上述したように電気的手段を用いて記録・再生を行な
う従来の記録媒体では、読み出し手段に改善の余地が残
され、さらには作製が難しいという問題があった。
本発明ではこのような問題を解決して、迅速かつ信頼
性の高い書き込み、読み出しが可能な記録・再生方法、
記録方法、再生方法を提供すると共に、かかる方法を実
現するのに適した記録媒体を提供することを目的として
いる。
[発明の構成] (課題を解決するための手段及び作用) 本発明は、導電性を有する有機薄膜と該有機薄膜の片
面に形成された導電層からなる記録媒体の特定の部位に
電界を印加し、該記録媒体に書き込みを行う記録工程
と、該記録工程を経た記録媒体に電界を印加した際に当
該記録媒体に流れる電荷量の差を検出することにより、
特定の部位への書き込みの有無を読み出す再生工程とを
含むことを特徴とする記録・再生方法である。
また本発明は、導電性を有する有機薄膜と該有機薄膜
の片面に形成された導電層からなる記録媒体の特定の部
位に電界を印加し、該記録媒体の特定部位に対するデー
タ書き込みを行う記録工程を含むことを特徴とする記録
方法である。
また本発明は、導電性を有する有機薄膜の片面に導電
層を形成してなる記録媒体の特定の部位に電界を印加し
て、該記録媒体の電極間に流れる電荷量の差を検出する
ことにより、該記録媒体の特定の部位に対するデータ書
き込みの有無を読み出す再生工程を含むことを特徴とす
る再生方法である。
更に本発明は、上記の記録・再生方法、記録方法、再
生方法に用いる記録媒体であって、自発双極子を有する
有機導電性物質を含有した導電性有機薄膜と該有機薄膜
の片面に形成された導電層とを具備したことを特徴とす
る記録媒体、具体的には有機薄膜の片面に配設された電
極または導電性の基板を用いて当該導電層を構成するこ
とを特徴とする記録媒体である。
本発明に係る自発双極子を有する有機導電性物質とし
ては、キャリア輸送能を有する有機極性分子が適用で
き、ヒドラゾン誘電体、ピラゾリン誘導体、スチリル誘
導体、エチレン誘導体、イミダゾロン誘電体、イミダチ
オン誘電体、オキサゾール誘電体、トリフェニルメタン
誘電体、トリアゾール誘電体、カルバゾール誘電体等を
用いることができる。本発明において、このような有機
導電性物質がポリビニルカルバゾール等の高分子の場合
には、特に結着材を用いることなく有機薄膜を形成でき
る。一方有機導電性物質が高分子でない場合には、この
ような有機導電性物質を適当な結着材と混合して結着さ
せることにより、有機薄膜を形成する必要がある。前記
結着材としては、ポリエチレン樹脂、ナイロン樹脂、ポ
リエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレー
ト樹脂、フェノキシ樹脂、ブチラール樹脂、ポリスチレ
ン樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体樹脂、ポリビニ
ルアセタール樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ポリスル
ホン樹脂、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリフェニ
レンオキシド樹脂、アルキド樹脂、スチレン−無水マレ
イン酸共重合体樹脂、フェノール樹脂、パラフィンワッ
クス等の有機高分子を用いることが望ましい。また前記
有機導電性物質と結着材との混合比は、重量比で1:0.1
乃至5の範囲内で、有機薄膜を形成することが可能とな
る。
また本発明の記録媒体では、有機薄膜中の有機導電性
物質、さらには結着材は通常アモルファス状態で存在し
ている。このような有機薄膜では、ガラス転移点未満の
温度においては有機薄膜中の各分子の自由度が小さく、
各分子の分子配向を大きく変化させることは困難であ
る。しかしながら、ガラス転移点以上の温度では各分子
の自由度が大きくなり、適当な大きさの外力を加えるこ
とで容易に分子配向が変化する。この外力の大きさは、
有機薄膜中の各分子間の立体障害の大きさ、外力を加え
るときの温度等に依存する。一方外力が加えられていな
いときは、前述した各分子間の立体障害のため分子配向
が大きく変化することはない。本発明の記録・再生方法
では、このような記録媒体の性質が利用されているた
め、本発明の記録媒体では、適当な温度ガラス転移点、
及び適度な立体障害の大きさを有することが望ましい。
これには本発明に係る有機薄膜において、高分子でない
有機導電性物質と高分子の結着材が混合されて形成され
ていることが望まれる。この理由は、高分子のみで形成
された有機薄膜ではガラス転移点の温度が高くなり過
ぎ、また各分子間の立体障害が大きいため、分子配向を
大きく変化させるために必要な外力が大きくなり過ぎる
からである。
以下に、本発明に係る記録・再生方法を詳細に説明す
る。
本発明において、記録媒体中に含まれる自発双極子を
有する有機導電性物質は、初期はその自発双極子を任意
の方向に向けている。記録媒体に書き込みを行なうとき
は、有機薄膜のガラス転移点以上の温度下で、記録媒体
に電界を印加せしめる。このとき有機導電性物質には、
自発双極子が印加された電界の方向に配向しようとする
力が働く。このため、一定値以上の電界の印加を行なう
とこの力が前述したような有機薄膜中の立体障害に打ち
勝ち、有機導電性物質の分子配向が変化する。その結
果、電界が印加された部分の有機導電性物質が全て同一
の方向に分子配向された状態となり、書き込みが完了す
る。この後電界の印加を終了しても、前述したような有
機薄膜中の各分子間の立体障害により有機導電性物質の
分子配向は変化せず、書き込み状態は保持される。ま
た、書き込みを有機薄膜のガラス転移点以上の温度で行
なった後、記録媒体を前記ガラス転移点未満の温度で保
持せしめれば、更に良い。また前記ガラス転移点は、有
機薄膜を形成する有機導電性物質及び結着材の種類、さ
らには両成分の混合比に左右されるので、これらを選択
することによりガラス転移点を所望の値に調整すること
ができる。したがって、ガラス転移点を室温よりやや高
い温度に設定し、書き込みの際は記録媒体を加熱してガ
ラス転移点以上の温度として、書き込みが終わると室温
で保持させるのが実用的である。
一方本発明に係る記録・再生方法において、読み出し
は次のようにして行なわれる。上述したような方法で書
き込みの行なわれた記録媒体に、ガラス転移点以上の温
度で書き込みのときと同一方向の電界を印加し、そのと
きの電流を検出する。言うまでもなく、この温度は電界
を印加することなく書き込まれた情報が消却されてしま
うことのない程度である。このとき書き込みの行なわれ
た部分では、すでに全ての有機導電性物質において、自
発双極子が印加された電界の方向に配向しているので、
分子配向の変化は起こり得ない。一方書き込みの行なわ
れていない部分では、自発双極子が任意の方向に向いて
いるので、これらが印加された電界の方向に配向するよ
うに分子配向が変化しようとする。分子配向が変化する
と有機導電性物質の持つ自発双極子の向きも変化するの
で、有機薄膜における内部電界が変化して変位電流が発
生する。したがって、書き込みの行なわれた部分では、
キャリアの動きに起因する実電流のみが、一方書き込み
の行なわれていない部分では実電流と前記変位電流が重
ね合わされた電流が検出されることになるため、書き込
みがなされた部分とそうでない部分とでは電流が異なり
夫々の部分を“0",“1"に対応せしめ読み出しが可能と
なる。なお読出しの際にはあらかじめ電流のしきい値を
決めておいても良いし、基準となる領域の電流との比較
を行なっても良い。その他直接電流検出によらずとも、
その変化に付随する特性値の検出も本発明で言う電流の
検出に含まれる。このとき、本発明の記録媒体は導電性
であるため、トンネル電流を利用した従来の記録媒体と
比較して、充分に大きな電流が検出でき、信頼性の高い
読み出しを行なうことができる。前述した読み出しの際
は書き込みの行なわれなかった部分については、電界の
印加によって有機導電性物質を全て同一の方向に分子配
向せしめた後、適当な大きさの逆方向の電界を印加する
ことにより、自発双極子が任意の方向に向いた状態に戻
すこともできる。しかしながら、変位電流の検出はわず
かな分子配向の変化で可能となるので、書き込みの行な
われなかった部分の有機導電性物質を、読みだしのとき
に全て同一の方向に分子配向せしめる必要はない。した
がって読み出しのときは、書き込みのときより弱い電界
や瞬時の電界を印加するのがより好ましい。また上述し
たように、変位電流の検出はわずかな分子配向の変化で
可能となるので、読み出しはガラス転移点未満の温度で
行なうことも可能である。さらに、本発明の記録媒体に
ついて消去を行なうときは、ガラス転移点以上の温度で
書き込みのときと逆方向の適当な大きさの電界を印加す
れば、自発双極子が任意の方向に向いた状態に戻すこと
が可能である。
さらに、以上説明した記録・再生方法では書き込み前
は、記録媒体中の有機導電性物質はその自発双極子を任
意の方向に向けているが、本発明では書き込み前にあら
かじめ有機導電性物質を全て同一の方向に分子配向せし
めてもよい。この場合は、有機導電性物質が持つ自発双
極子の向きと逆方向の電界を印加して、前記自発双極子
が任意の方向に向くように分子配向を変化させることに
より、書き込みを行なうことができる。また書き込みの
際、電界印加部分において有機導電性物質が持つ自発双
極子が電界印加前と逆方向に向くように、分子配向を変
化させてもよい。このときは、記録媒体において書き込
みの行なわれた部分と書き込みの行なわれなかった部分
が、対称的な分子配向を有することになる。
本発明の記録媒体では、書き込み及び読み出しの際記
録媒体に微少な電流が流れる。一般に前述したキャリア
輸送能を有する有機極性分子は高抵抗であり、この電流
は隣接部分に伝わることはない。そのため本発明の記録
媒体では、所望部分に電界を印加した時の隣接部分への
電界の影響が従来の絶縁性の記録媒体と比較して少な
い。従って最小記録領域を微細化することができ、より
緻密な記録が可能となる。さらに、本発明では電流を検
出して読み出しを行なうため迅速な読み出しが実現され
る。
次に本発明の記録媒体の製造方法を簡単に示す。
まず自発双極子を有する有機導電性物質及び必要に応
じて結着材を混合し、適当な溶剤中に溶解する。この後
得られた溶液を、浸漬コーティング法,スプレーコーテ
ィング法,スピナーコーティング法等を利用して所望の
部分に塗布することにより、本発明の記録媒体は容易に
作製することができる。
また本発明に係る書き込み及び読み出しの際には、記
録媒体が対向する一対の電極に狭持された構造とする必
要がある。このためには、まず適当な基板上に下部電極
としての導電層を形成し、その上に有機薄膜を形成し記
録媒体とする。また導電性の基板を下部電極としてその
まま利用してもよい。上部電極にはスタイラス電極を用
いて、前記スタイラス電極を記録媒体と摺接すれば、各
最小記録領域への書き込み、読み出しを容易に行なうこ
とができる。また上部電極としてSTM(走査型トンネル
顕微鏡)の原理を利用することもできる。この方法では
導電性物質とスタイラス電極を1nm程度の距離に近づ
け、スタイラス電極に電圧を印加するとトンネル電流が
流れることを利用している。本発明の記録媒体において
は、記録媒体が導電性を有するため、このような方法を
好適に用いることができる。またこのような方法を用い
れば、スタイラス電極との摺接に起因する記録媒体の摩
耗の影響がなく、より優れた記録・再生を行なうことが
できる。
(実施例) 以下に本発明の実施例を示す。
実施例−1 自発双極子を有する有機導電性物質として、式(A)
で示されるヒドラゾン誘電体を用い、式(B)で示され
る結着剤(帝人化成製)と1:1の重量比で混合し、塩化
メチレン中に溶解した。得られた溶液を下部電極となる
厚さ0.2μmのITO基板(松崎真空製)上にスピナー・コ
ーティングし、厚さ10μmの有機薄膜からなる記録媒体
を形成した。乾燥後、有機薄膜上に真空蒸着法で金電極
を形成した。得られた記録媒体及び電極の構造を第1図
に示す。
さらに上述した有機薄膜からなる記録媒体の書き込み
及び読み出しを次のようにして行なった。
まず記録媒体の読みだしを行ない電流を検出した後、
書き込みを行なって、書き込み30分後に再び読み出しを
行ない電流を検出して、書き込み前後の電流を比較し
た。なお書き込みの時は、一対の電極間の電圧が100Vと
なるような電界を30秒印加し、読み出しの時は、一対の
電極間の電圧が50Vとなるような電界を瞬時印加し、測
定は全て室温で行なった。
本実施例において書き込み前に検出された電流は6.25
pA,書き込み後に検出された電流は2.00pAで書き込み前
後で充分大きな電流変化が起こることが確認された。
実施例−2 自発双極子を有する有機導電性物質として、式(C)
で示されるスチルベン誘導体を用いた以外は、実施例−
1と同様に記録媒体及び電極を構成した。
得られた記録媒体の書き込み及び読み出しを実施例−
1と同様の方法で行なった。ただし書き込み後における
読み出しは書き込み1時間後に行なった。
書き込み前に検出された電流は98nA,書き込み後に検
出された電流は72nAで、書き込み前後で充分大きな電流
変化が起こることが確認された。
実施例−3 自発双極子を有する有機導電性物質として、式(D)
で示されるスチルベン誘導体を用いた以外は、実施例−
1と同様に記録媒体及び電極を構成した。
得られた記録媒体の書き込み及び読み出しを実施例−
2と同様の方法で行なった。書き込み前に検出された電
流は45nA、書き込み後に検出された電流は38nAで、書き
込み前後で充分大きな電流変化が起こることが確認され
た。
[発明の効果] 以上詳述してきたように、本発明では信頼性が高く迅
速な書き込み、読み出しが可能な記録・再生方法、記録
方法、再生方法を提供することができる。併せてこの方
法を実現するのに適した記録媒体を提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の記録媒体及び電極の縦断面図である。 1……ITO基板、2……記録媒体、、3……金電極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−244341(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G11B 9/00

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】導電性を有する有機薄膜と該有機薄膜の片
    面に形成された導電層からなる記録媒体の特定の部位に
    電界を印加し、該記録媒体に書き込みを行う記録工程
    と、該記録工程を経た記録媒体に電界を印加した際に当
    該記録媒体に流れる電荷量の差を検出することにより、
    特定の部位への書き込みの有無を読み出す再生工程とを
    含むことを特徴とする記録・再生方法。
  2. 【請求項2】前記導電性を有する有機薄膜は自発双極子
    を有する有機導電性物質を含有すると共に、当該有機薄
    膜の片面に配設された電極を用いて前記導電層を構成す
    ることを特徴とする請求項1記載の記録・再生方法。
  3. 【請求項3】導電性を有する有機薄膜と該有機薄膜の片
    面に形成された導電層からなる記録媒体の特定の部位に
    電界を印加し、該記録媒体の特定部位に対するデータ書
    き込みを行う記録工程を含むことを特徴とする記録方
    法。
  4. 【請求項4】前記導電性を有する有機薄膜は自発双極子
    を有する有機導電性物質を含有すると共に、当該有機薄
    膜の片面に配設された電極を用いて前記導電層を構成す
    ることを特徴とする請求項3記載の記録方法。
  5. 【請求項5】導電性を有する有機薄膜の片面に導電層を
    形成してなる記録媒体の特定の部位に電界を印加して、
    該記録媒体の電極間に流れる電荷量の差を検出すること
    により、該記録媒体の特定の部位に対するデータ書き込
    みの有無を検出する再生工程を含むことを特徴とする再
    生方法。
  6. 【請求項6】前記導電性を有する有機薄膜は自発双極子
    を有する有機導電性物質を含有すると共に、当該有機薄
    膜の片面に配設された電極を用いて前記導電層を構成す
    ることを特徴とする請求項5記載の再生方法。
  7. 【請求項7】自発双極子を有する有機導電性物質を含有
    した導電性有機薄膜と、該有機薄膜の片面に形成された
    導電層とを具備したことを特徴とする請求項1から請求
    項6のいずれか1項記載の方法に用いる記録媒体。
  8. 【請求項8】有機薄膜の片面に配設された電極を用いて
    前記導電層を構成することを特徴とする請求項7記載の
    記録媒体。
  9. 【請求項9】導電性の基板を用いて前記導電層を構成す
    ることを特徴とする請求項7記載の記録媒体。
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