JP3688530B2 - 記録媒体、記録装置および記録方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録媒体、記録装置および記録方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の情報化社会において、増大の一途を辿る情報量に対応した、従来より飛躍的に記録密度の高い記録方法や、それに基づく記録装置の出現が待望されている。
【０００３】
記録密度の高い記録方法として期待されている、光記録を実現する技術としては、光を熱として利用するヒートモード記録と、熱に変換しないで記録するフォトンモード記録がある。ヒートモード記録は光磁気記録や相転移記録などで現在実用化されている。
【０００４】
ヒートモード記録で記録密度の向上を図るために、光の波長よりも小さい微小スポットが形成できるＮｅａｒ−ｆｉｅｌｄ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ（ＮＳＯＭ）を用いた技術が提案されている。たとえば、Ｂｅｔｚｉｇらは、Ａｒイオンレーザの出力をＮＳＯＭ探針によりＣｏ／Ｐｔ多層膜に照射し、光磁気的に情報の記録・再生を試み、直径約６０ｎｍの記録パタ−ンの形成を報告している（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．６１，１４２（１９９２））。
【０００５】
また、Ｈｏｓａｋａらは、半導体レーザの出力をＮＳＯＭ探針により、膜厚約３０ｎｍのＧｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５薄膜に照射して相変化させ、直径約５０ｎｍの記録パターンの実現を報告している（Ｔｈｉｎ Ｓｏｌｉｄ Ｆｉｌｍｓ ２７３，１２２（１９９６），Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．７９，８０８２（１９９６））。
【０００６】
しかし、これらの方法では、熱の拡散により記録スポットが大きくなるうえに、必要エネルギーが大きいため、スポット径が１０ｎｍ程度になるｔｅｒａｂｉｔｓ／ｃｍ２オーダーの記録密度には対応できないと予想される。
【０００７】
これに対して、特開平７−２５４１５３号公報には有機色素の相変化を用いて、蛍光を読み出す記録媒体が開示されている。この記録媒体では、熱伝導性の低い有機色素分子を用いることにより、記録スポットをより小さくできる。しかし、この方法でもスポット径が１０ｎｍ程度になるｔｅｒａｂｉｔｓ／ｃｍ２の記録密度を実現することは困難である。また、非晶質領域が結晶領域と接しているため、非晶質領域が結晶化しやすく、記録が破壊されやすい。さらに相変化媒体は均一な媒体であるため、結晶領域と非晶質領域とで信号強度の差が小さく、ノイズが大きい。
【０００８】
フォトクロミック化合物を用いたフォトンモード記録の均一媒体でも、同様なノイズの問題がある。
【０００９】
一方、特開平８−４５１２２号公報には、有機色素分子からなる約１０〜約１００ｎｍ径のドット状（ドメイン構造）の記録領域を形成し、その記録領域に電荷を注入することにより、記録を行う記録媒体が開示されている。この記録媒体では、１つのドットが記録単位となるので、記録密度を上げることができる。しかし、この記録媒体では、記録単位となるドットの大きさや配置を均一にすることが困難であり、しかも形成されたドットの大きさや配置が経時的に変化しやすい。また、電荷の注入や排出の際に電極が接触するため記録媒体の全面を平坦にすることが必要であるが、平坦化が困難であり、平坦化するために上部に保護膜を設置すると電荷注入や排出の際に高電圧が必要となる。
【００１０】
よって現在のところ、超高密度記録の可能な記録媒体は実現されていない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、実用的には、超高密度記録が可能な記録媒体はいまだ実現していない。超高密度記録が可能な記録媒体では、電荷を注入、排出する際に電極が接触するために、記録媒体表面が平坦化されている必要があるが、平坦化が困難であり、平坦化するために上部に保護膜を設置すると電荷注入や排出の際に高電圧が必要となる。
【００１２】
この事に鑑み、本発明の目的は、高電圧をかけなくても超高密度記録が可能となる、記録媒体、記録装置および記録方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明の第１は、基板と、基板上に形成されかつ電荷を蓄積することが可能な材料を含む電荷蓄積領域を有する記録層と、記録層上に形成されかつ光を吸収して導電性が増加する材料を含む光導電領域を有する光導電層とを具備することを特徴とする記録媒体を提供する。
【００１４】
本発明の第１では、基板と記録層との間に、基板上に形成される導電層と、導電層上に形成される絶縁層とを含んでも良い。
【００１５】
本発明の第２は、基板と、基板上に形成される導電層と、導電層上に形成されかつ光を吸収して導電性が増加する材料を含む光導電領域を有する光導電層と、光導電層上に形成されかつ電荷を蓄積することが可能な材料を含む電荷蓄積領域を有する記録層とを具備することを特徴とする記録媒体を提供する。
【００１６】
本発明の第１または第２では、記録層が、複数の電荷蓄積領域と、複数の電気絶縁性領域とを有しても良い。
【００１７】
本発明の第３は、基板と、光を吸収して導電性が増加する材料を含む光導電領域及び電荷を蓄積することが可能な材料を含む電荷蓄積領域を有する光導電・記録層とを具備し、光導電・記録層が基板上に形成されることを特徴とする記録媒体を提供する。
【００１８】
本発明の第３では、基板と光導電・記録層との間に、基板上に形成される導電層と、導電層上に形成される絶縁層とを含んでも良い。
【００１９】
本発明の第１、第２または第３の記録媒体において、光導電領域は、導電性が光の強度に対して非線形的に変化する材料を用いても良い。
【００２０】
本発明の第４は、本発明の第１、第２または第３の記録媒体に光を照射し電圧を印加することにより電荷を注入することを特徴とする記録方法を提供する。
【００２１】
本発明の第４では、照射する光が近接場光であっても良い。
【００２２】
本発明の第５は、本発明の第１、第２または第３の記録媒体に光を照射し電圧を印加することにより電荷を注入する記録手段を具備することを特徴とする記録装置を提供する。
【００２３】
本発明の第５では、記録手段で注入される電荷を検出する再生手段を具備しても良い。
【００２４】
また本発明の第５では、照射する光が近接場光であっても良い。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態を図面を参照しつつ詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。本実施形態の記録媒体の断面図を図１に示す。
【００２６】
本実施形態の記録媒体は、図１のように、基板１１と、基板１１上の導電層１２、導電層１２上の絶縁層１３、絶縁層１３上の電荷蓄積領域１４と電気絶縁性領域１５から成る記録層１６と、記録層１６上の光導電層１７から成る。
【００２７】
次に、本実施形態の記録媒体の各部について、製造方法に沿って説明する。
【００２８】
まず基板１１は、光学研磨された直径約１２０ｍｍ、厚さ約１．２ｍｍのガラスディスクを用い、この基板１１上に導電層１２としてＡｌ膜を約２００ｎｍの膜厚となるよう蒸着する。その上に絶縁層１３としてＳｉＯ２膜を約２００ｎｍの膜厚となるようスパッタする。
【００２９】
そしてこの上に、電子線レジストとしてポリジイソブチルフマレートを厚さ約５０ｎｍでスピンコートし、ＥＢ描画装置を用いて電子線を照射し、直径約３０ｎｍの円領域を中心が約５０ｎｍ間隔ごととなるようにする。これをエタノールで現像し、電気絶縁性領域１５とする。
【００３０】
次に、絶縁層１３上の全面に下記（化１）で示されるドナー性の有機色素分子を蒸着する。このドナー性の有機色素分子は、電気絶縁性領域１５上、つまり凸部にも、その周りの凹部にも蒸着されるが、蒸着後、窒素雰囲気中約８０度で約１時間加熱することにより、この有機色素分子は電気絶縁性領域１５の周りの凹部に流れ込み、電荷蓄積領域１４が形成され、記録層１６となる。その上に、下記（化２）で示される物質から成る光導電層１７をスピンコートし、厚さ約５０ｎｍの膜を得る。
【化１】
【００３１】
【化２】
【００３２】
次に、この記録媒体に対して、図２で示す装置で情報の書き込み、読み出し、そして消去を行う。本実施形態では、記録手段としては、光照射手段として半導体レーザー２３、光ファイバー２４を用い、また電圧印加手段として、電極２５を用いる。また再生手段としては微小ＦＥＴセンサーヘッド２８を用いる。なお、図２の拡大図に示すように、光ファイバー２４の先端部分は細くなっており、開口部２７が設けられている。なお、記録手段は消去手段も兼ねている。
【００３３】
まず、書き込み、つまり記録を行う。モーター２１を用いて、ディスク状の記録媒体２２を約４０００ｒｐｍで回転させながら、波長約６２０ｎｍ、出力約１ｍＷの半導体レーザー２３から光ファイバー２４を介してこの光ファイバー２４の細くした先端の直径約３０ｎｍの開口部２７から、近接場光を記録媒体２２にスパイラル状に照射する。近接場光を照射することにより、絶縁体である光導電層１７の、近接場光を照射された部分の導電性が増加し、近接場光の照射と同時に電極２５からパルス状に電圧を約１０Ｖ印加して、電荷を記録層１６に注入する。光ファイバー２４と電極２５はマウント２６により固定されている。上述のように、記録媒体２２に光を照射し電圧を印加する事により電荷を注入する記録ステップによって、本実施形態の記録方法は実現される。
【００３４】
次に再生を行う。記録媒体２２に注入された電荷を微小ＦＥＴセンサーヘッド２８で直接読み出す。そして約８０度で約１週間放置後、再び注入された電荷を微小ＦＥＴセンサーヘッド２８で読み出したところ、電荷量は、約１週間前と比べ約５％の低下が見られたが、約３０ｄＢのＳ／Ｎ比が得られ、情報は安定に記録されていると言える。上述のように、記録媒体２２に蓄積された電荷を読み出す再生ステップによって、本実施形態の再生方法は実現される。
【００３５】
次に消去を行う。モーター２１を用いて、記録媒体２２を約４０００ｒｐｍで回転させながら、半導体レーザー２３から光ファイバー２４を介して、近接場光を記録媒体２２にスパイラル状に照射し、それと同時に電極２５からパルス状に電圧を約−３Ｖ印加して、電荷を記録層１６から排出する。微小ＦＥＴセンサーヘッド２８で読み出したところ、電荷の蓄積により記録された情報が消去されたことが確認された。上述のように、記録媒体２２に蓄積された電荷を排出する消去ステップによって、本実施形態の消去方法は実現される。
【００３６】
また、記録と消去を別々に行なうのではなく、電荷を蓄積させた状態の記録媒体２２に、情報をオーバーライトすることも出来る。その際は、新たに加えたい情報に応じた、−３Ｖ（電荷の排出）と１０Ｖ（電荷の注入）の電圧パルスを電極２５によって印加することによりオーバーライトが可能となる。
【００３７】
本実施形態の記録媒体２２は、光導電層１７が記録層１６の上部にあるため、記録媒体２２の平坦化が容易であり、また光導電層１７は記録層１６の保護膜や潤滑膜を兼ねることができる。光導電層１７としては、光照射時には十分な導電性を、また光非照射時には十分な絶縁性を必要とすることから、膜厚は約５〜約１００ｎｍ程度であることが好ましい。約５ｎｍ以下では絶縁性が不足する可能性が、また約１００ｎｍ以上では導電性が不足する可能性がある。また、記録層１６としては、十分な電荷量の蓄積が必要であるとともに、分解能も必要とすることから、膜厚は約１０〜約１００ｎｍ程度であることが好ましい。約１０ｎｍ以下では蓄積する電荷量が不足する可能性があり、約１００ｎｍ以上では分解能が不足する可能性がある。
【００３８】
また本実施形態では、光導電層１７は約３０ｎｍの開口部２７の領域のみ光照射によって電気抵抗が減少する。したがって、比較的大きな電極２５を用いても開口部２７の領域のみに電荷を注入することが可能であり、光照射により電気抵抗が減少しているために、高電圧をかけて電荷を注入する必要もない。また、記録層１６に注入された電荷は光が照射されない状態では光導電層１７の抵抗が高いため、安定に保持される。
【００３９】
また本実施形態の記録媒体２２では、記録層１６が、電荷蓄積領域１４と電気絶縁性領域１５から成り、２つの電荷蓄積領域１４の間に電気絶縁性領域１５が存在するためにこの電気絶縁性領域１５が壁となり、記録層１６中の電荷の移動がなくなる。これにより電荷の保存状態がさらによくなり、微小な記録ピットへの記録が可能となる。
【００４０】
また本実施形態の記録媒体２２では、基板１１と記録層１６の間に、導電層１２と絶縁層１３を具備する。これにより、導電層１２に記録層１６と逆符号のミラー電荷が蓄積するために、記録電荷が安定に保存でき、また記録電荷の量を多くすることが可能となる。
【００４１】
また本実施形態では、光ファイバー２４の先端に微小な開口部２７を設けることにより、この開口部２７から記録媒体２２に照射される光が近接場光となる。近接場光とは、物体に光を照射した時、その物質表面に浸み出す非伝搬光である。物質に光が照射されると物質中に誘起双極子が発生するが、このうち、表面付近で互いに近接する誘起双極子間の電気力線が近接場光である。近接場光を用いることにより、光照射スポットを極めて微小にすることが可能となる。近接場光の発生方法としては微小開口を有するプローブを用いる方法、ソリッドイマージョンレンズを用いる方法、アンチモンなどの相変化媒体の非線形的な温度―屈折率応答を利用する方法、金属微粒子のプラズモン共鳴を利用する方法などを用いることもでき、その方法は限定されない。
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態の記録媒体の断面図を図３に示す。
【００４２】
本実施形態の記録媒体は、図３のように、基板１１と、基板１１上の導電層１２、導電層１２上の絶縁層１３、絶縁層１３上の電荷蓄積領域の分散された記録層１６と、記録層１６上の光導電層１７から成る。
【００４３】
次に、本実施形態の記録媒体の各部について、製造方法に沿って説明する。
【００４４】
まず基板１１は、光学研磨された直径約１２０ｍｍ、厚さ約１．２ｍｍのガラスディスクを用い、この基板１１上に導電層１２としてＡｌ膜を約２００ｎｍの膜厚となるよう蒸着する。その上に絶縁層１３としてＳｉＯ２膜を約２００ｎｍの膜厚となるようスパッタする。
【００４５】
絶縁層１３上には、下記（化３）で示されるアクセプター性の有機色素分子を、絶縁性のポリスチレンに分散した膜をスピンコートで厚さ約１００ｎｍで成膜し、記録層１６とする。有機色素分子部分が電荷蓄積領域となる。
【化３】
【００４６】
その上に、上記（化２）で示される物質をスピンコートし、厚さ約６０ｎｍの膜を得、光導電層１７とする。
【００４７】
次に、この記録媒体に対して、図２で示す装置で情報の書き込み、読み出し、そして消去を行う。本実施形態では、記録手段としては、光照射手段として半導体レーザー２３、光ファイバー２４を用い、電圧印加手段として電極２５を用いる。また再生手段として微小ＦＥＴセンサーヘッド２８を用いる。なお、図２の拡大図に示すように、光ファイバー２４の先端部分は細くなっており、開口部２７が設けられている。なお、記録手段は消去手段も兼ねている。
【００４８】
まず、書き込み、つまり記録を行う。モーター２１を用いて、ディスク状の記録媒体２２を約５０００ｒｐｍで回転させながら、波長約６２０ｎｍ、出力約１ｍＷの半導体レーザー２３から光ファイバー２４を介してこの光ファイバー２４の細くした先端の直径約５０ｎｍの開口部２７から、近接場光を記録媒体２２にスパイラル状に照射する。近接場光を照射することにより、絶縁体である光導電層１７の、近接場光を照射された部分の導電性が増加し、近接場光の照射と同時に電極２５からパルス状に電圧を約−１０Ｖ印加して、電荷を記録層１６に注入する。光ファイバー２４と電極２５はマウント２６により固定されている。上述のように、記録媒体２２に光を照射し電圧を印加する事により電荷を注入する記録ステップによって、本実施形態の記録方法は実現される。
【００４９】
次に再生を行う。注入された電荷を微小ＦＥＴセンサーヘッド２８で直接読み出す。そして約８０度で約１週間放置後、再び注入された電荷を微小ＦＥＴセンサーヘッド２８で読み出したところ、電荷量は、約一週間前と比べ約１０％の低下が見られたが、約３０ｄＢのＳ／Ｎ比が得られ、情報は安定に記録されていると言える。上述のように、記録媒体２２に蓄積された電荷を読み出す再生ステップによって、本実施形態の再生方法は実現される。
【００５０】
次に消去を行う。モーター２１を用いて、記録媒体２２を約５０００ｒｐｍで回転させながら、半導体レーザー２３から光ファイバー２４を介して、近接場光を記録媒体２２にスパイラル状に照射し、それと同時に電極２５からパルス状に電圧を約４Ｖ印加して、電荷を記録層１６から排出する。微小ＦＥＴセンサーヘッド２８で読み出したところ、電荷の蓄積により記録された情報が消去されたことが確認された。上述のように、記録媒体２２に蓄積された電荷を排出する消去ステップによって、本実施形態の消去方法は実現される。
【００５１】
また、記録と消去を別々に行なうのではなく、電荷を蓄積させた状態の記録媒体に、情報をオーバーライトすることも出来る。その際は、新たに加えたい情報に応じた、４Ｖ（電荷の排出）と−１０Ｖ（電荷の注入）の電圧パルスを電極２５により印加することによりオーバーライトが可能となる。
【００５２】
本実施形態では、記録層１６は、絶縁性のポリスチレン中に電荷を蓄積することが可能な材料が電荷蓄積領域として分散されたものである。このようにすることで、結晶性の分子で膜状になり難いものでも、電荷蓄積領域に用いることが出来る。
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態の記録媒体の断面図を図４に示す。
【００５３】
本実施形態の記録媒体は、図４のように、基板１１と、基板１１上の導電層１２、導電層１２上の絶縁層１３、絶縁層１３上の電荷蓄積領域と光導電領域の分散された、光導電・記録層４１から成る。
【００５４】
次に、本実施形態の記録媒体の各部について、製造方法に沿って説明する。
【００５５】
まず基板１１は、光学研磨された直径約１２０ｍｍ、厚さ約１．２ｍｍのガラスディスクを用い、この基板１１上に導電層１２としてＡｌ膜を約２００ｎｍの膜厚となるよう蒸着する。その上に絶縁層１３としてＳｉＯ２膜を約２００ｎｍの膜厚となるようスパッタする。
【００５６】
絶縁層１３上には、下記（化４）で示されるドナー性の有機色素分子と、下記（化５）で示される光導電性の分子を、絶縁性のポリスチレンに分散した膜をスピンコートにより厚さ約３０ｎｍで成膜し、光導電・記録層４１とする。光導電・記録層４１中、上記の有機色素分子が電荷蓄積領域を形成し、光導電性の分子が光導電領域を形成する。
【化４】
【００５７】
【化５】
【００５８】
次に、この記録媒体に対して、図２で示す装置で情報の書き込み、読み出し、そして消去を行う。本実施形態では、記録手段としては、光照射手段として半導体レーザー２３、光ファイバー２４を用い、電圧印加手段として電極２５を用いる。また、再生手段としては微小ＦＥＴセンサーヘッド２８を用いる。なお、図２の拡大図に示すように、光ファイバー２４の先端部分は細くなっており、開口部２７が設けられている。また、記録手段は消去手段も兼ねている。
【００５９】
まず、書き込み、つまり記録を行う。モーター２１を用いて、ディスク状の記録媒体２２を約５０００ｒｐｍで回転させながら、波長約４７０ｎｍ、出力約１ｍＷの半導体レーザー２３から光ファイバー２４を介してこの光ファイバー２４の細くした先端の直径約８０ｎｍの開口部２７から、近接場光を記録媒体２２にスパイラル状に照射し、同時に電極２５からパルス状に電圧を約１０Ｖ印加して、電荷を光導電・記録層４１に注入する。光ファイバー２４と電極２５はマウント２６により固定されている。上述のように、記録媒体２２に光を照射し電圧を印加する事により電荷を注入する記録ステップによって、本実施形態の記録方法は実現される。
【００６０】
次に再生を行う。注入された電荷を微小ＦＥＴセンサーヘッド２８で直接読み出す。そして約８０度で約１週間放置後、再び注入された電荷を微小ＦＥＴセンサーヘッド２８で読み出したところ、電荷量は、約一週間前と比べ約１０％の低下が見られたが、約３０ｄＢのＳ／Ｎ比が得られ、情報は安定に記録されていると言える。上述のように、記録媒体２２に蓄積された電荷を読み出す再生ステップによって、本実施形態の再生方法は実現される。
【００６１】
次に消去を行う。モーター２１を用いて、記録媒体２２を約５０００ｒｐｍで回転させながら、半導体レーザー２３から光ファイバー２４を介して、近接場光を記録媒体２２にスパイラル状に照射し、それと同時に電極２５からパルス状に電圧を約−４Ｖ印加して、電荷を光導電・記録層４１から排出する。微小ＦＥＴセンサーヘッド２８で読み出したところ、電荷の蓄積により記録された情報が消去されたことが確認された。上述のように、記録媒体２２に蓄積された電荷を排出する消去ステップによって、本実施形態の消去方法は実現される。
【００６２】
また、記録と消去を別々に行なうのではなく、電荷を蓄積させた状態の記録媒体に、情報をオーバーライトすることも出来る。その際は、新たに加えたい記録に応じた、−４Ｖ（電荷の排出）と１０Ｖ（電荷の注入）の電圧パルスを電極２５により印加することによりオーバーライトが可能となる。
【００６３】
本実施形態では、電荷を蓄積する事が可能な材料を含む電荷蓄積領域と光を吸収して導電性が増加する材料を含む光導電領域を有する、単層の光導電・記録層４１を形成する。このことから、光導電層と記録層の２層構造とするよりも、工程が減少し、製造が容易となる。光導電・記録層４１中に分散される電荷蓄積領域は、目的とする記録ピットのサイズよりも十分小さいことが好ましく、また、分散状態も均一であることが好ましい。また、光導電・記録層４１としては、光照射時の導電性と光非照射時の絶縁性との兼ね合い、また、電荷の蓄積量と分解能との兼ね合いから、膜厚は約１０〜約２００ｎｍ程度であることが好ましい。（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。本実施形態の記録媒体の断面図を図５に示す。
【００６４】
本実施形態の記録媒体は、図５のように、基板１１と、基板１１上の導電層１２、導電層１２上の絶縁層１３、絶縁層１３表面に形成される記録ピット５１と、光導電層１７から成る。
【００６５】
次に、本実施形態の記録媒体の各部について製造方法に沿って説明する。
【００６６】
まず基板１１は、光学研磨された直径約１２０ｍｍ、厚さ約１．２ｍｍのガラスディスクを用い、この基板１１上に導電層１２としてＡｌ膜を約５００ｎｍの膜厚となるよう蒸着する。
【００６７】
次に、ＳｉＣで作成した、先端径が約３ｎｍで突起が約１３ｎｍ間隔ごとに作成されたスタンプを、導電層１２上に押しつけて傷をつける。傷をつけた導電層１２としてのＡｌ膜を希硫酸中で陽極酸化することにより、酸化と化学エッチングが同時に行われる。そしてＡｌ膜の表面は酸化作用により約８０ｎｍの膜厚のＡｌ２Ｏ３膜となり、化学エッチング作用により、直径約１０ｎｍ、深さ約２０ｎｍの穴が、Ａｌ２Ｏ３膜の表面に穴の中心間距離が約１３ｎｍの配列となるように形成される。 Ａｌ２Ｏ３膜は絶縁層１３として作用する。
【００６８】
次に、真空下でＳｅを溶融してこの穴に充填し、記録ピット５１とする。穴からはみ出たＳｅは、記録媒体を加熱しながら約２００ｒｐｍで回転させ、遠心除去する。その上に、光導電層１７としてＣｄＳｅを厚さ約１０ｎｍでスパッタする。
【００６９】
次に、この記録媒体に対して、図２で示す装置で情報の書き込み、読み出し、そして消去を行う。本実施形態では、記録手段としては、光照射手段として半導体レーザー２３、光ファイバー２４を用い、電圧印加手段として電極２５を用いる。また、再生手段として微小ＦＥＴセンサーヘッド２８を用いる。なお、図２の拡大図に示すように、光ファイバー２４の先端部分は細くなっており、開口２７が設けられている。なお、記録手段は消去手段も兼ねている。
【００７０】
まず、書き込み、つまり記録を行う。モーター２１を用いて、ディスク状の記録媒体２２を約３０００ｒｐｍで回転させながら、波長約６７０ｎｍ、出力約１ｍＷの半導体レーザー２３から光ファイバー２４を介してこの光ファイバー２４の細くした先端の直径約１０ｎｍの開口部２７から、近接場光を記録媒体２２にスパイラル状に照射する。近接場光を照射することにより、絶縁体である光導電層１７の、近接場光を照射された部分の導電性が増加し、近接場光の照射と同時に電極２５からパルス状に電圧を約−１０Ｖ印加して、電荷を記録層１６に注入する。光ファイバー２４と電極２５はマウント２６により固定されている。上述のように、記録媒体２２に光を照射し電圧を印加する事により電荷を注入する記録ステップによって、本実施形態の記録方法は実現される。
【００７１】
次に再生を行う。注入された電荷を微小ＦＥＴセンサーヘッド２８で直接読み出す。そして約８０度で約１週間放置後、再び注入された電荷を微小ＦＥＴセンサーヘッド２８で読み出したところ、電荷量は、約１週間前と比べ約５％の低下が見られたが、約３０ｄＢのＳ／Ｎ比が得られ、情報は安定に記録されていると言える。上述のように、記録媒体２２に蓄積された電荷を読み出す再生ステップによって、本実施形態の再生方法は実現される。
【００７２】
次に消去を行う。モーター２１を用いて、記録媒体２２を約３０００ｒｐｍで回転させながら、半導体レーザー２３から光ファイバー２４を介して、近接場光を記録媒体２２にスパイラル状に照射し、それと同時に電極２５からパルス状に電圧を約５Ｖ印加して、電荷を記録層１６から排出する。微小ＦＥＴセンサーヘッド２８で読み出したところ、電荷の蓄積により記録された情報が消去されたことが確認された。上述のように、記録媒体２２に蓄積された電荷を排出する消去ステップによって、本実施形態の消去方法は実現される。
【００７３】
また、記録と消去を別々に行なうのではなく、電荷を蓄積させた状態の記録媒体２２に、情報をオーバーライトすることも出来る。その際は、新たに加えたい情報に応じた、５Ｖ（電荷の排出）と−１０Ｖ（電荷の注入）の電圧パルスを電極２５により印加することによりオーバーライトが可能となる。
【００７４】
本実施形態では、記録ピット５１を決められた位置に作成した為、記録ピット５１の位置を記録した情報を読み込むことにより、記録ヘッドのブレ等による位置補正などが可能となる。さらに各記録ピット５１は、絶縁層１３に囲まれておりＳ／Ｎ比が高いため、記録ピット５１を小さくすることが出来、高密度記録が可能となる。
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。本実施形態の記録媒体の断面図を図６に示す。
【００７５】
本実施形態の記録媒体は、図６のように、基板１１と、基板１１上の導電層１２、導電層１２上の絶縁層１３、絶縁層１３表面に形成される記録ピット５１と、光導電層１７から成る。
【００７６】
次に、本実施形態の記録媒体の各部について製造方法に沿って説明する。
【００７７】
まず基板１１は、光学研磨された直径約１２０ｍｍ、厚さ約１．２ｍｍのガラスディスクを用い、この基板１１上に導電層１２としてＡｌ膜を約５００ｎｍの膜厚となるよう蒸着する。
【００７８】
次に、ＳｉＣで作成した、先端径が約３ｎｍで突起が約１００ｎｍ間隔ごとに作成されたスタンプを、絶縁層１３上に押しつけて傷をつける。傷をつけた導電層１２としてのＡｌ膜を希硫酸中で陽極酸化することにより、酸化と化学エッチングが同時に行われる。そしてＡｌ膜の表面は、酸化作用により約１００ｎｍの膜厚のＡｌ２Ｏ３膜となり、化学エッチング作用により、直径約８０ｎｍ、深さ約８０ｎｍの穴が、Ａｌ２Ｏ３膜の表面に穴の中心間距離が約１００ｎｍの配列となるように形成される。そしてＡｌ２Ｏ３膜は、絶縁層１３として作用する。
【００７９】
次に、真空下でＳｅを溶融してこの穴に充填し、記録ピット５１とする。穴からはみ出たＳｅは、記録媒体を加熱しながら約２００ｒｐｍで回転させ、遠心除去する。その上に、光を吸収する際に、光強度により導電性が非線形的に変化する光導電層１７としてβ型フタロシアニンを分散させたポリカーボネートのクロロホルム溶液をスピンコートし、厚さ約３０ｎｍとする。
【００８０】
次に、この記録媒体に対して、図７で示す装置で情報の書き込み、読み出し、そして消去を行う。図７では図２と同様な部分については同じ番号を付し、説明を省略する。本実施形態では、記録手段としては、光照射手段として半導体レーザー２３、レンズ７１を用い、電圧印加手段として電極２５を用いる。また、再生手段として微小ＦＥＴセンサーヘッド２８を用いる。このような構成により、半導体レーザー２３の照射径よりも小さい記録ピット５１単位の記録を行う。なお、記録手段は消去手段を兼ねている。
【００８１】
まず、書き込み、つまり記録を行う。モーター２１を用いて、ディスク状の記録媒体２２を約３０００ｒｐｍで回転させながら、波長約６２０ｎｍ、出力約１ｍＷの半導体レーザー２３からの光をレンズ７１で照射径を約６００ｎｍに絞って、記録媒体２２にスパイラル状に照射し、同時に電極２５からパルス状に電圧を約−２０Ｖ印加して、電荷を記録ピット５１に注入する。上述のように、記録媒体２２に光を照射し電圧を印加する事により電荷を注入する記録ステップによって、本実施形態の記録方法は実現される。
【００８２】
次に再生を行う。注入された電荷を微小ＦＥＴセンサーヘッド２８で直接読み出したところ、約８０ｎｍの記録ピット５１単位での記録が可能であることが分かった。これは、レーザー光の照射径は約６００ｎｍと大きくても、光の強度分布がガウス的であることから、光導電層１７に光の強さに非線形的に応答する材料を用いているため、光照射された部分の中心部のみにおいて、光導電層１７の光吸収によって導電性が非線形的に変化したためである。上述のように、記録媒体２２に蓄積された電荷を読み出す再生ステップによって、本実施形態の再生方法は実現される。
【００８３】
約８０度で約１週間放置後、注入された電荷を再度読み出したところ、電荷量は、約１週間前と比べ約５％の低下が見られたが、約３０ｄＢのＳ／Ｎ比が得られ、情報は安定に記録されていると言える。
【００８４】
次に消去を行う。モーター２１を用いて、記録媒体２２を約３０００ｒｐｍで回転させながら、半導体レーザー２３からの光をレンズ７１で照射径を約６００ｎｍに絞って、記録媒体２２にスパイラル状に照射し、それと同時に電極２５からパルス状に電圧を約１０Ｖ印加して、電荷を記録ピット５１から排出する。微小ＦＥＴセンサーヘッド２８で読み出したところ、電荷の蓄積により記録された情報が消去されたことが確認された。上述のように、記録媒体２２に蓄積された電荷を排出する消去ステップによって、本実施形態の消去方法は実現される。
【００８５】
また、記録と消去を別々に行なうのではなく、電荷を蓄積させた状態の記録媒体に、情報をオーバーライトすることも出来る。その際は、新たに加えたい情報に応じた、１０Ｖ（電荷の排出）と−２０Ｖ（電荷の注入）の電圧パルスを電極２５により印加することによりオーバーライトが可能となる。
本実施形態の記録媒体２２では、光導電層１７の導電度が、光強度に対して非線形的に変化することを特徴としている。これにより導電度が上昇するスポットサイズを、光の照射スポットのサイズよりも小さくすることが可能であり、いわゆる超解像記録が可能となる。
（第６の実施形態）
次に、本発明の第６の実施形態について説明する。本実施形態の記録媒体の断面図を図８に示す。
【００８６】
本実施形態の記録媒体は、図８のように、基板１１と、基板１１上の導電層１２、導電層１２上の光導電層１７、光導電層１７上の電荷蓄積領域１４と電気絶縁性領域１５から成る記録層１６と、記録層１６上の保護膜８１から成る。
【００８７】
次に、本実施形態の記録媒体の各部について製造方法に沿って説明する。
【００８８】
まず基板１１は、光学研磨された直径約１２０ｍｍ、厚さ約１．２ｍｍのガラスディスクを用い、この基板１１上に導電層１２としてＡｌ膜を約２００ｎｍの膜厚となるよう蒸着する。
【００８９】
導電層１２上には、上記（化２）で示される物質からなる光導電層１７をスピンコートし、厚さ約３０ｎｍの膜を得る。
【００９０】
その上に、電子線レジストとしてポリジイソブチルフマレートを厚さ約２０ｎｍでスピンコートし、ＥＢ描画装置を用いて電子線を照射し、直径約８０ｎｍの円領域を中心が約１２０ｎｍ間隔ごととなるようにする。これをエタノールで現像し、電気絶縁性領域１５とする。
【００９１】
次に上記（化１）で示されるドナー性の有機色素分子を全面に蒸着する。このドナー性の有機色素分子は、電気絶縁性領域１５上、つまり凸部にも、その周りの凹部にも蒸着されるが、蒸着後、窒素雰囲気中約８０度で約１時間加熱することにより、有機色素分子は電気絶縁性領域１５の周りの凹部に流れ込み、電荷蓄積領域１４が形成され、記録層１６となる。さらにその上に保護膜８１として、ポリイミド膜を約１０ｎｍ塗布成膜する。
【００９２】
次に、この記録媒体に対して、図９で示す装置で情報の書き込み、読み出し、そして消去を行う。図９では図２と同様な部分については同じ番号を付し、説明を省略する。本実施形態では、記録手段としては、光照射手段として半導体レーザー２３、光ファイバー９１を用い、電圧印加手段として電極９２を用い、スライダー９４によって電極９２を浮上させる。また再生手段として微小ＦＥＴセンサーヘッド９３を用いる。なお、図９の拡大図に示すように、光ファイバー９１の先端部分は細くなっており、開口部９６が設けられている。また、記録手段は消去手段を兼ねている。
【００９３】
まず、書き込み、つまり記録を行う。モーター２１を用いて、ディスク状の記録媒体２２を約４０００ｒｐｍで回転させながら、波長約６２０ｎｍ、出力約１ｍＷの半導体レーザー２３から光ファイバー９１を介してこの光ファイバー９１の細くした先端の直径約８０ｎｍの開口部９６から、近接場光を記録媒体２２にスパイラル状に照射する。近接場光を照射することにより、絶縁体である光導電層１７の、近接場光を照射された部分の導電性が増加し、近接場光の照射と同時に電極９２からパルス状に電圧を約１０Ｖ印加して、電荷を記録層１６に注入する。なお、図９に示すように、光ファイバー９１のヘッド、電極９２、微小ＦＥＴセンサーヘッド９３、及びスライダー９４は、フライングヘッド９５に集積されている。フライングヘッド９５はスライダー９４によって浮上し、電極９２と記録媒体２２は接触しない。上述のように、記録媒体２２に光を照射し電圧を印加する事により電荷を注入する記録ステップによって、本実施形態の記録方法は実現される。
【００９４】
次に再生を行う。注入された電荷を微小ＦＥＴセンサーヘッド９３で直接読み出す。そして約８０度で約１週間放置後、再び注入された電荷を微小ＦＥＴセンサーヘッド９３で読み出したところ、電荷量は、約１週間前と比べ約３％の低下が見られたが、約３０ｄＢのＳ／Ｎ比が得られ、情報は安定に記録されていると言える。上述のように、記録媒体２２に蓄積された電荷を読み出す再生ステップによって、本実施形態の再生方法は実現される。
【００９５】
次に消去を行う。モーター２１を用いて、記録媒体２２を約４０００ｒｐｍで回転させながら、半導体レーザー２３から光ファイバー９１を介して、近接場光を記録媒体２２にスパイラル状に照射し、それと同時に電極９２からパルス状に電圧を約−３Ｖ印加して、電荷を記録層１６から排出する。微小ＦＥＴセンサーヘッド９３で読み出したところ、電荷の蓄積により記録された情報が消去されたことが確認された。上述のように、記録媒体２２に蓄積された電荷を排出する消去ステップによって、本実施形態の消去方法は実現される。
【００９６】
また、記録と消去を別々に行なうのではなく、電荷を蓄積させた状態の記録媒体に、情報をオーバーライトすることも出来る。その際は、新たに加えたい情報に応じた、−３Ｖ（電荷の排出）と１０Ｖ（電荷の注入）の電圧パルスを電極９２により印加することによりオーバーライトが可能となる。
【００９７】
本実施形態のように、光導電層１７が記録層１６の下部にある場合には、電荷は基板１１上の導電層１２から注入される。この場合にも光導電層１７は光照射によって光スポットの領域のみ電気抵抗が減少し、保護膜８１上の電極からの電圧の印加によって、導電層１２から電荷が注入される。光導電層１７が記録層１６の上部にある場合にはヘッドの電極９２から電荷が注入されるためヘッドが接触する必要がある。しかし、光導電層１７が記録層１６の下部にある場合には、ヘッドの電極９２は単に電圧を印加すればよいだけであり、電極９２が記録媒体２２に接触しない為、摩耗の可能性やヘッドが吸着して動かなくなる可能性を小さくすることができる。また記録層１６を平坦化する必要もないことから、記録層１６上の保護膜８１は厚い必要がなく、高電圧をかけずに電荷を注入することが出来る。
【００９８】
また、記録層１６に蓄積された電荷を読み出す方法として、上記に示した実施形態の方法以外でも、例えば原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いて静電気力を測定する方法、電気容量の変化を測定する方法、記録を破壊しないような強度や波長を持った光を照射して吸収光や反射光、蛍光の強度変化や波長変化を測定する方法などでも良く、その方法は限定されない。
【００９９】
また、本発明に係る記録媒体、記録装置は、例えばＤＶＤＲＡＭのようにこれらが分離可能な、リムーバブル型のものであってもよいし、例えばＨＤＤのような一体型のものであっても良い。
【０１００】
なお、本発明の光を吸収して導電性が増加する材料としては、有機物、無機物等さまざまであり、一般に光非照射下では絶縁性が高く、光照射により導電度が急激に上がるものが好ましい。また、その応答もできるだけ早い方が好ましく、約１００ＭＨｚ〜約１ＧＨｚ以上が好ましい。
【０１０１】
具体的には、有機物では、下記の（Ａ１）から（Ａ６）に示した化合物があげられるが、これらに限定されるものではない。
【化６】
【０１０２】
【化７】
【０１０３】
【化８】
【０１０４】
【化９】
【０１０５】
【化１０】
【０１０６】
また無機物では、Ｓｉ、Ｓｅ、Ｇｅや、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、ＳｎＯ２などの酸化物、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｓ、ＡｌＩｎＡｓ、ＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＰ２、ＩｎＰ、ＰｂＳ、ＺｎＳ、ＺｎＳＳｅ、ＺｎＴｅ、Ａｓ２ＳｅＴｅ２、Ａｓ２Ｔｅ３、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＺｎＣｄＴｅ、ＣｄＳＳｅ、ＣｄＳｅ、ＣｕＩｎＳｅ２、ＣｕＳなどの合金もしくは化合物があるが、これらに限定しない。
【０１０７】
これらの材料はそのまま単独で用いても良く、また混合したり、また種々のマトリックス中に分散させて用いることも可能である。
【０１０８】
本発明の電荷を蓄積することが可能な材料としては、蓄積する電荷が電子の場合は、光導電層の伝導帯やＬＵＭＯのエネルギレベルに対して、記録層や記録領域の伝導帯やＬＵＭＯのエネルギレベルが低いことが必要である。蓄積する電荷が正孔の場合は、光導電層の価電子帯やＨＯＭＯのエネルギレベルに対して、記録層や記録領域のそれが高いことが必要である。
【０１０９】
具体的な材料としては有機物、無機物等さまざまであり、例えば、有機物では具体的には以下の構造式（Ｂ１）から（Ｂ７）、または（Ｃ１）から（Ｃ５）に示されるドナー性もしくはアクセプタ性の色素骨格を有する分子が好ましい。
【化１１】
【０１１０】
【化１２】
【０１１１】
【化１３】
【０１１２】
【化１４】
【０１１３】
【化１５】
【０１１４】
【化１６】
【０１１５】
【化１７】
【０１１６】
【化１８】
【０１１７】
【化１９】
【０１１８】
【化２０】
【０１１９】
【化２１】
【０１２０】
【化２２】
【０１２１】
これらの色素骨格を有する分子は製膜性を上げるために、これらの色素骨格を有する分子から成るポリマー、またはこれらの色素骨格を有する分子をＹとする次の構造式を有した非晶質の低分子が望ましい。これらの分子はアモルファス性のため均一な薄膜ができやすくなる。
【０１２２】
Ｚ−（Ｘ−Ｙ）ｎ
ここで、Ｚは芳香族骨格または脂肪族骨格であり、Ｙはドナー性を示す分子骨格またはアクセプター性を示す分子骨格であり、Ｘは単結合、エチレン結合、アミド、エステル結合等の結合基であり、ｎは１以上の整数である。ここでｎが３以上であればガラス転移温度が２５℃以上の安定な非晶質を形成しやすい。
【０１２３】
また、無機化合物であれば例えば、Ａｕ、Ａｌ、Ｓｅなどの各種金属やその合金、Ｓｉ、Ｃなどの半導体、Ｓ、ＳｉＣなどの絶縁体などがある。
【０１２４】
これらの電荷蓄積性の材料はそのまま単独で用いてもよく、また混合したり、また種々のマトリックス中に分散させて用いても良い。マトリックスとしては電気絶縁性のポリマーなどが好ましい。
【０１２５】
【発明の効果】
以上の様に、本発明によれば、高電圧をかけずに超高密度記録が可能となる、記録媒体、記録装置および記録方法を提供する事が出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態に係る記録媒体の断面図。
【図２】 本発明の第１の実施形態に係る記録装置の構成図。
【図３】 本発明の第２の実施形態に係る記録媒体の断面図。
【図４】 本発明の第３の実施形態に係る記録媒体の断面図。
【図５】 本発明の第４の実施形態に係る記録媒体の断面図。
【図６】 本発明の第５の実施形態に係る記録媒体の断面図。
【図７】 本発明の第５の実施形態に係る記録装置の構成図。
【図８】 本発明の第６の実施形態に係る記録媒体の断面図。
【図９】 本発明の第６の実施形態に係る記録装置の構成図。
【符号の説明】
１１…基板、
１２…導電層、
１３…絶縁層、
１４…電荷蓄積領域、
１５…電気絶縁性領域、
１６…記録層、
１７…光導電層、
２１…モーター、
２２…記録媒体、
２３…半導体レーザー、
２４、９１…光ファイバー、
２５、９２…電極、
２６…マウント、
２７、９６…開口部
２８、９３…微小ＦＥＴセンサーヘッド、
４１…光導電・記録層、
５１…記録ピット、
７１…レンズ、
８１…保護膜、
９４…スライダー、
９５…フライングヘッド。
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録媒体、記録装置および記録方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の情報化社会において、増大の一途を辿る情報量に対応した、従来より飛躍的に記録密度の高い記録方法や、それに基づく記録装置の出現が待望されている。
【０００３】
記録密度の高い記録方法として期待されている、光記録を実現する技術としては、光を熱として利用するヒートモード記録と、熱に変換しないで記録するフォトンモード記録がある。ヒートモード記録は光磁気記録や相転移記録などで現在実用化されている。
【０００４】
ヒートモード記録で記録密度の向上を図るために、光の波長よりも小さい微小スポットが形成できるＮｅａｒ−ｆｉｅｌｄ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ（ＮＳＯＭ）を用いた技術が提案されている。たとえば、Ｂｅｔｚｉｇらは、Ａｒイオンレーザの出力をＮＳＯＭ探針によりＣｏ／Ｐｔ多層膜に照射し、光磁気的に情報の記録・再生を試み、直径約６０ｎｍの記録パタ−ンの形成を報告している（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．６１，１４２（１９９２））。
【０００５】
また、Ｈｏｓａｋａらは、半導体レーザの出力をＮＳＯＭ探針により、膜厚約３０ｎｍのＧｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５薄膜に照射して相変化させ、直径約５０ｎｍの記録パターンの実現を報告している（Ｔｈｉｎ Ｓｏｌｉｄ Ｆｉｌｍｓ ２７３，１２２（１９９６），Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．７９，８０８２（１９９６））。
【０００６】
しかし、これらの方法では、熱の拡散により記録スポットが大きくなるうえに、必要エネルギーが大きいため、スポット径が１０ｎｍ程度になるｔｅｒａｂｉｔｓ／ｃｍ２オーダーの記録密度には対応できないと予想される。
【０００７】
これに対して、特開平７−２５４１５３号公報には有機色素の相変化を用いて、蛍光を読み出す記録媒体が開示されている。この記録媒体では、熱伝導性の低い有機色素分子を用いることにより、記録スポットをより小さくできる。しかし、この方法でもスポット径が１０ｎｍ程度になるｔｅｒａｂｉｔｓ／ｃｍ２の記録密度を実現することは困難である。また、非晶質領域が結晶領域と接しているため、非晶質領域が結晶化しやすく、記録が破壊されやすい。さらに相変化媒体は均一な媒体であるため、結晶領域と非晶質領域とで信号強度の差が小さく、ノイズが大きい。
【０００８】
フォトクロミック化合物を用いたフォトンモード記録の均一媒体でも、同様なノイズの問題がある。
【０００９】
一方、特開平８−４５１２２号公報には、有機色素分子からなる約１０〜約１００ｎｍ径のドット状（ドメイン構造）の記録領域を形成し、その記録領域に電荷を注入することにより、記録を行う記録媒体が開示されている。この記録媒体では、１つのドットが記録単位となるので、記録密度を上げることができる。しかし、この記録媒体では、記録単位となるドットの大きさや配置を均一にすることが困難であり、しかも形成されたドットの大きさや配置が経時的に変化しやすい。また、電荷の注入や排出の際に電極が接触するため記録媒体の全面を平坦にすることが必要であるが、平坦化が困難であり、平坦化するために上部に保護膜を設置すると電荷注入や排出の際に高電圧が必要となる。
【００１０】
よって現在のところ、超高密度記録の可能な記録媒体は実現されていない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、実用的には、超高密度記録が可能な記録媒体はいまだ実現していない。超高密度記録が可能な記録媒体では、電荷を注入、排出する際に電極が接触するために、記録媒体表面が平坦化されている必要があるが、平坦化が困難であり、平坦化するために上部に保護膜を設置すると電荷注入や排出の際に高電圧が必要となる。
【００１２】
この事に鑑み、本発明の目的は、高電圧をかけなくても超高密度記録が可能となる、記録媒体、記録装置および記録方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明の第１は、基板と、基板上に形成されかつ電荷を蓄積することが可能な材料を含む電荷蓄積領域を有する記録層と、記録層上に形成されかつ光を吸収して導電性が増加する材料を含む光導電領域を有する光導電層とを具備することを特徴とする記録媒体を提供する。
【００１４】
本発明の第１では、基板と記録層との間に、基板上に形成される導電層と、導電層上に形成される絶縁層とを含んでも良い。
【００１５】
本発明の第２は、基板と、基板上に形成される導電層と、導電層上に形成されかつ光を吸収して導電性が増加する材料を含む光導電領域を有する光導電層と、光導電層上に形成されかつ電荷を蓄積することが可能な材料を含む電荷蓄積領域を有する記録層とを具備することを特徴とする記録媒体を提供する。
【００１６】
本発明の第１または第２では、記録層が、複数の電荷蓄積領域と、複数の電気絶縁性領域とを有しても良い。
【００１７】
本発明の第３は、基板と、光を吸収して導電性が増加する材料を含む光導電領域及び電荷を蓄積することが可能な材料を含む電荷蓄積領域を有する光導電・記録層とを具備し、光導電・記録層が基板上に形成されることを特徴とする記録媒体を提供する。
【００１８】
本発明の第３では、基板と光導電・記録層との間に、基板上に形成される導電層と、導電層上に形成される絶縁層とを含んでも良い。
【００１９】
本発明の第１、第２または第３の記録媒体において、光導電領域は、導電性が光の強度に対して非線形的に変化する材料を用いても良い。
【００２０】
本発明の第４は、本発明の第１、第２または第３の記録媒体に光を照射し電圧を印加することにより電荷を注入することを特徴とする記録方法を提供する。
【００２１】
本発明の第４では、照射する光が近接場光であっても良い。
【００２２】
本発明の第５は、本発明の第１、第２または第３の記録媒体に光を照射し電圧を印加することにより電荷を注入する記録手段を具備することを特徴とする記録装置を提供する。
【００２３】
本発明の第５では、記録手段で注入される電荷を検出する再生手段を具備しても良い。
【００２４】
また本発明の第５では、照射する光が近接場光であっても良い。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態を図面を参照しつつ詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。本実施形態の記録媒体の断面図を図１に示す。
【００２６】
本実施形態の記録媒体は、図１のように、基板１１と、基板１１上の導電層１２、導電層１２上の絶縁層１３、絶縁層１３上の電荷蓄積領域１４と電気絶縁性領域１５から成る記録層１６と、記録層１６上の光導電層１７から成る。
【００２７】
次に、本実施形態の記録媒体の各部について、製造方法に沿って説明する。
【００２８】
まず基板１１は、光学研磨された直径約１２０ｍｍ、厚さ約１．２ｍｍのガラスディスクを用い、この基板１１上に導電層１２としてＡｌ膜を約２００ｎｍの膜厚となるよう蒸着する。その上に絶縁層１３としてＳｉＯ２膜を約２００ｎｍの膜厚となるようスパッタする。
【００２９】
そしてこの上に、電子線レジストとしてポリジイソブチルフマレートを厚さ約５０ｎｍでスピンコートし、ＥＢ描画装置を用いて電子線を照射し、直径約３０ｎｍの円領域を中心が約５０ｎｍ間隔ごととなるようにする。これをエタノールで現像し、電気絶縁性領域１５とする。
【００３０】
次に、絶縁層１３上の全面に下記（化１）で示されるドナー性の有機色素分子を蒸着する。このドナー性の有機色素分子は、電気絶縁性領域１５上、つまり凸部にも、その周りの凹部にも蒸着されるが、蒸着後、窒素雰囲気中約８０度で約１時間加熱することにより、この有機色素分子は電気絶縁性領域１５の周りの凹部に流れ込み、電荷蓄積領域１４が形成され、記録層１６となる。その上に、下記（化２）で示される物質から成る光導電層１７をスピンコートし、厚さ約５０ｎｍの膜を得る。
【化１】
【化２】
次に、この記録媒体に対して、図２で示す装置で情報の書き込み、読み出し、そして消去を行う。本実施形態では、記録手段としては、光照射手段として半導体レーザー２３、光ファイバー２４を用い、また電圧印加手段として、電極２５を用いる。また再生手段としては微小ＦＥＴセンサーヘッド２８を用いる。なお、図２の拡大図に示すように、光ファイバー２４の先端部分は細くなっており、開口部２７が設けられている。なお、記録手段は消去手段も兼ねている。
【００３３】
まず、書き込み、つまり記録を行う。モーター２１を用いて、ディスク状の記録媒体２２を約４０００ｒｐｍで回転させながら、波長約６２０ｎｍ、出力約１ｍＷの半導体レーザー２３から光ファイバー２４を介してこの光ファイバー２４の細くした先端の直径約３０ｎｍの開口部２７から、近接場光を記録媒体２２にスパイラル状に照射する。近接場光を照射することにより、絶縁体である光導電層１７の、近接場光を照射された部分の導電性が増加し、近接場光の照射と同時に電極２５からパルス状に電圧を約１０Ｖ印加して、電荷を記録層１６に注入する。光ファイバー２４と電極２５はマウント２６により固定されている。上述のように、記録媒体２２に光を照射し電圧を印加する事により電荷を注入する記録ステップによって、本実施形態の記録方法は実現される。
【００３４】
次に再生を行う。記録媒体２２に注入された電荷を微小ＦＥＴセンサーヘッド２８で直接読み出す。そして約８０度で約１週間放置後、再び注入された電荷を微小ＦＥＴセンサーヘッド２８で読み出したところ、電荷量は、約１週間前と比べ約５％の低下が見られたが、約３０ｄＢのＳ／Ｎ比が得られ、情報は安定に記録されていると言える。上述のように、記録媒体２２に蓄積された電荷を読み出す再生ステップによって、本実施形態の再生方法は実現される。
【００３５】
次に消去を行う。モーター２１を用いて、記録媒体２２を約４０００ｒｐｍで回転させながら、半導体レーザー２３から光ファイバー２４を介して、近接場光を記録媒体２２にスパイラル状に照射し、それと同時に電極２５からパルス状に電圧を約−３Ｖ印加して、電荷を記録層１６から排出する。微小ＦＥＴセンサーヘッド２８で読み出したところ、電荷の蓄積により記録された情報が消去されたことが確認された。上述のように、記録媒体２２に蓄積された電荷を排出する消去ステップによって、本実施形態の消去方法は実現される。
【００３６】
また、記録と消去を別々に行なうのではなく、電荷を蓄積させた状態の記録媒体２２に、情報をオーバーライトすることも出来る。その際は、新たに加えたい情報に応じた、−３Ｖ（電荷の排出）と１０Ｖ（電荷の注入）の電圧パルスを電極２５によって印加することによりオーバーライトが可能となる。
【００３７】
本実施形態の記録媒体２２は、光導電層１７が記録層１６の上部にあるため、記録媒体２２の平坦化が容易であり、また光導電層１７は記録層１６の保護膜や潤滑膜を兼ねることができる。光導電層１７としては、光照射時には十分な導電性を、また光非照射時には十分な絶縁性を必要とすることから、膜厚は約５〜約１００ｎｍ程度であることが好ましい。約５ｎｍ以下では絶縁性が不足する可能性が、また約１００ｎｍ以上では導電性が不足する可能性がある。また、記録層１６としては、十分な電荷量の蓄積が必要であるとともに、分解能も必要とすることから、膜厚は約１０〜約１００ｎｍ程度であることが好ましい。約１０ｎｍ以下では蓄積する電荷量が不足する可能性があり、約１００ｎｍ以上では分解能が不足する可能性がある。
【００３８】
また本実施形態では、光導電層１７は約３０ｎｍの開口部２７の領域のみ光照射によって電気抵抗が減少する。したがって、比較的大きな電極２５を用いても開口部２７の領域のみに電荷を注入することが可能であり、光照射により電気抵抗が減少しているために、高電圧をかけて電荷を注入する必要もない。また、記録層１６に注入された電荷は光が照射されない状態では光導電層１７の抵抗が高いため、安定に保持される。
【００３９】
また本実施形態の記録媒体２２では、記録層１６が、電荷蓄積領域１４と電気絶縁性領域１５から成り、２つの電荷蓄積領域１４の間に電気絶縁性領域１５が存在するためにこの電気絶縁性領域１５が壁となり、記録層１６中の電荷の移動がなくなる。これにより電荷の保存状態がさらによくなり、微小な記録ピットへの記録が可能となる。
【００４０】
また本実施形態の記録媒体２２では、基板１１と記録層１６の間に、導電層１２と絶縁層１３を具備する。これにより、導電層１２に記録層１６と逆符号のミラー電荷が蓄積するために、記録電荷が安定に保存でき、また記録電荷の量を多くすることが可能となる。
【００４１】
また本実施形態では、光ファイバー２４の先端に微小な開口部２７を設けることにより、この開口部２７から記録媒体２２に照射される光が近接場光となる。近接場光とは、物体に光を照射した時、その物質表面に浸み出す非伝搬光である。物質に光が照射されると物質中に誘起双極子が発生するが、このうち、表面付近で互いに近接する誘起双極子間の電気力線が近接場光である。近接場光を用いることにより、光照射スポットを極めて微小にすることが可能となる。近接場光の発生方法としては微小開口を有するプローブを用いる方法、ソリッドイマージョンレンズを用いる方法、アンチモンなどの相変化媒体の非線形的な温度―屈折率応答を利用する方法、金属微粒子のプラズモン共鳴を利用する方法などを用いることもでき、その方法は限定されない。
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態の記録媒体の断面図を図３に示す。
【００４２】
本実施形態の記録媒体は、図３のように、基板１１と、基板１１上の導電層１２、導電層１２上の絶縁層１３、絶縁層１３上の電荷蓄積領域の分散された記録層１６と、記録層１６上の光導電層１７から成る。
【００４３】
次に、本実施形態の記録媒体の各部について、製造方法に沿って説明する。
【００４４】
まず基板１１は、光学研磨された直径約１２０ｍｍ、厚さ約１．２ｍｍのガラスディスクを用い、この基板１１上に導電層１２としてＡｌ膜を約２００ｎｍの膜厚となるよう蒸着する。その上に絶縁層１３としてＳｉＯ２膜を約２００ｎｍの膜厚となるようスパッタする。
【００４５】
絶縁層１３上には、下記（化３）で示されるアクセプター性の有機色素分子を、絶縁性のポリスチレンに分散した膜をスピンコートで厚さ約１００ｎｍで成膜し、記録層１６とする。有機色素分子部分が電荷蓄積領域となる。
【化３】
その上に、上記（化２）で示される物質をスピンコートし、厚さ約６０ｎｍの膜を得、光導電層１７とする。
【００４７】
次に、この記録媒体に対して、図２で示す装置で情報の書き込み、読み出し、そして消去を行う。本実施形態では、記録手段としては、光照射手段として半導体レーザー２３、光ファイバー２４を用い、電圧印加手段として電極２５を用いる。また再生手段として微小ＦＥＴセンサーヘッド２８を用いる。なお、図２の拡大図に示すように、光ファイバー２４の先端部分は細くなっており、開口部２７が設けられている。なお、記録手段は消去手段も兼ねている。
【００４８】
まず、書き込み、つまり記録を行う。モーター２１を用いて、ディスク状の記録媒体２２を約５０００ｒｐｍで回転させながら、波長約６２０ｎｍ、出力約１ｍＷの半導体レーザー２３から光ファイバー２４を介してこの光ファイバー２４の細くした先端の直径約５０ｎｍの開口部２７から、近接場光を記録媒体２２にスパイラル状に照射する。近接場光を照射することにより、絶縁体である光導電層１７の、近接場光を照射された部分の導電性が増加し、近接場光の照射と同時に電極２５からパルス状に電圧を約−１０Ｖ印加して、電荷を記録層１６に注入する。光ファイバー２４と電極２５はマウント２６により固定されている。上述のように、記録媒体２２に光を照射し電圧を印加する事により電荷を注入する記録ステップによって、本実施形態の記録方法は実現される。
【００４９】
次に再生を行う。注入された電荷を微小ＦＥＴセンサーヘッド２８で直接読み出す。そして約８０度で約１週間放置後、再び注入された電荷を微小ＦＥＴセンサーヘッド２８で読み出したところ、電荷量は、約一週間前と比べ約１０％の低下が見られたが、約３０ｄＢのＳ／Ｎ比が得られ、情報は安定に記録されていると言える。上述のように、記録媒体２２に蓄積された電荷を読み出す再生ステップによって、本実施形態の再生方法は実現される。
【００５０】
次に消去を行う。モーター２１を用いて、記録媒体２２を約５０００ｒｐｍで回転させながら、半導体レーザー２３から光ファイバー２４を介して、近接場光を記録媒体２２にスパイラル状に照射し、それと同時に電極２５からパルス状に電圧を約４Ｖ印加して、電荷を記録層１６から排出する。微小ＦＥＴセンサーヘッド２８で読み出したところ、電荷の蓄積により記録された情報が消去されたことが確認された。上述のように、記録媒体２２に蓄積された電荷を排出する消去ステップによって、本実施形態の消去方法は実現される。
【００５１】
また、記録と消去を別々に行なうのではなく、電荷を蓄積させた状態の記録媒体に、情報をオーバーライトすることも出来る。その際は、新たに加えたい情報に応じた、４Ｖ（電荷の排出）と−１０Ｖ（電荷の注入）の電圧パルスを電極２５により印加することによりオーバーライトが可能となる。
【００５２】
本実施形態では、記録層１６は、絶縁性のポリスチレン中に電荷を蓄積することが可能な材料が電荷蓄積領域として分散されたものである。このようにすることで、結晶性の分子で膜状になり難いものでも、電荷蓄積領域に用いることが出来る。
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態の記録媒体の断面図を図４に示す。
【００５３】
本実施形態の記録媒体は、図４のように、基板１１と、基板１１上の導電層１２、導電層１２上の絶縁層１３、絶縁層１３上の電荷蓄積領域と光導電領域の分散された、光導電・記録層４１から成る。
【００５４】
次に、本実施形態の記録媒体の各部について、製造方法に沿って説明する。
【００５５】
まず基板１１は、光学研磨された直径約１２０ｍｍ、厚さ約１．２ｍｍのガラスディスクを用い、この基板１１上に導電層１２としてＡｌ膜を約２００ｎｍの膜厚となるよう蒸着する。その上に絶縁層１３としてＳｉＯ２膜を約２００ｎｍの膜厚となるようスパッタする。
【００５６】
絶縁層１３上には、下記（化４）で示されるドナー性の有機色素分子と、下記（化５）で示される光導電性の分子を、絶縁性のポリスチレンに分散した膜をスピンコートにより厚さ約３０ｎｍで成膜し、光導電・記録層４１とする。光導電・記録層４１中、上記の有機色素分子が電荷蓄積領域を形成し、光導電性の分子が光導電領域を形成する。
【化４】
【化５】
次に、この記録媒体に対して、図２で示す装置で情報の書き込み、読み出し、そして消去を行う。本実施形態では、記録手段としては、光照射手段として半導体レーザー２３、光ファイバー２４を用い、電圧印加手段として電極２５を用いる。また、再生手段としては微小ＦＥＴセンサーヘッド２８を用いる。なお、図２の拡大図に示すように、光ファイバー２４の先端部分は細くなっており、開口部２７が設けられている。また、記録手段は消去手段も兼ねている。
【００５９】
まず、書き込み、つまり記録を行う。モーター２１を用いて、ディスク状の記録媒体２２を約５０００ｒｐｍで回転させながら、波長約４７０ｎｍ、出力約１ｍＷの半導体レーザー２３から光ファイバー２４を介してこの光ファイバー２４の細くした先端の直径約８０ｎｍの開口部２７から、近接場光を記録媒体２２にスパイラル状に照射し、同時に電極２５からパルス状に電圧を約１０Ｖ印加して、電荷を光導電・記録層４１に注入する。光ファイバー２４と電極２５はマウント２６により固定されている。上述のように、記録媒体２２に光を照射し電圧を印加する事により電荷を注入する記録ステップによって、本実施形態の記録方法は実現される。
【００６０】
次に再生を行う。注入された電荷を微小ＦＥＴセンサーヘッド２８で直接読み出す。そして約８０度で約１週間放置後、再び注入された電荷を微小ＦＥＴセンサーヘッド２８で読み出したところ、電荷量は、約一週間前と比べ約１０％の低下が見られたが、約３０ｄＢのＳ／Ｎ比が得られ、情報は安定に記録されていると言える。上述のように、記録媒体２２に蓄積された電荷を読み出す再生ステップによって、本実施形態の再生方法は実現される。
【００６１】
次に消去を行う。モーター２１を用いて、記録媒体２２を約５０００ｒｐｍで回転させながら、半導体レーザー２３から光ファイバー２４を介して、近接場光を記録媒体２２にスパイラル状に照射し、それと同時に電極２５からパルス状に電圧を約−４Ｖ印加して、電荷を光導電・記録層４１から排出する。微小ＦＥＴセンサーヘッド２８で読み出したところ、電荷の蓄積により記録された情報が消去されたことが確認された。上述のように、記録媒体２２に蓄積された電荷を排出する消去ステップによって、本実施形態の消去方法は実現される。
【００６２】
また、記録と消去を別々に行なうのではなく、電荷を蓄積させた状態の記録媒体に、情報をオーバーライトすることも出来る。その際は、新たに加えたい記録に応じた、−４Ｖ（電荷の排出）と１０Ｖ（電荷の注入）の電圧パルスを電極２５により印加することによりオーバーライトが可能となる。
【００６３】
本実施形態では、電荷を蓄積する事が可能な材料を含む電荷蓄積領域と光を吸収して導電性が増加する材料を含む光導電領域を有する、単層の光導電・記録層４１を形成する。このことから、光導電層と記録層の２層構造とするよりも、工程が減少し、製造が容易となる。光導電・記録層４１中に分散される電荷蓄積領域は、目的とする記録ピットのサイズよりも十分小さいことが好ましく、また、分散状態も均一であることが好ましい。また、光導電・記録層４１としては、光照射時の導電性と光非照射時の絶縁性との兼ね合い、また、電荷の蓄積量と分解能との兼ね合いから、膜厚は約１０〜約２００ｎｍ程度であることが好ましい。（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。本実施形態の記録媒体の断面図を図５に示す。
【００６４】
本実施形態の記録媒体は、図５のように、基板１１と、基板１１上の導電層１２、導電層１２上の絶縁層１３、絶縁層１３表面に形成される記録ピット５１と、光導電層１７から成る。
【００６５】
次に、本実施形態の記録媒体の各部について製造方法に沿って説明する。
【００６６】
まず基板１１は、光学研磨された直径約１２０ｍｍ、厚さ約１．２ｍｍのガラスディスクを用い、この基板１１上に導電層１２としてＡｌ膜を約５００ｎｍの膜厚となるよう蒸着する。
【００６７】
次に、ＳｉＣで作成した、先端径が約３ｎｍで突起が約１３ｎｍ間隔ごとに作成されたスタンプを、導電層１２上に押しつけて傷をつける。傷をつけた導電層１２としてのＡｌ膜を希硫酸中で陽極酸化することにより、酸化と化学エッチングが同時に行われる。そしてＡｌ膜の表面は酸化作用により約８０ｎｍの膜厚のＡｌ２Ｏ３膜となり、化学エッチング作用により、直径約１０ｎｍ、深さ約２０ｎｍの穴が、Ａｌ２Ｏ３膜の表面に穴の中心間距離が約１３ｎｍの配列となるように形成される。 Ａｌ２Ｏ３膜は絶縁層１３として作用する。
【００６８】
次に、真空下でＳｅを溶融してこの穴に充填し、記録ピット５１とする。穴からはみ出たＳｅは、記録媒体を加熱しながら約２００ｒｐｍで回転させ、遠心除去する。その上に、光導電層１７としてＣｄＳｅを厚さ約１０ｎｍでスパッタする。
【００６９】
次に、この記録媒体に対して、図２で示す装置で情報の書き込み、読み出し、そして消去を行う。本実施形態では、記録手段としては、光照射手段として半導体レーザー２３、光ファイバー２４を用い、電圧印加手段として電極２５を用いる。また、再生手段として微小ＦＥＴセンサーヘッド２８を用いる。なお、図２の拡大図に示すように、光ファイバー２４の先端部分は細くなっており、開口２７が設けられている。なお、記録手段は消去手段も兼ねている。
【００７０】
まず、書き込み、つまり記録を行う。モーター２１を用いて、ディスク状の記録媒体２２を約３０００ｒｐｍで回転させながら、波長約６７０ｎｍ、出力約１ｍＷの半導体レーザー２３から光ファイバー２４を介してこの光ファイバー２４の細くした先端の直径約１０ｎｍの開口部２７から、近接場光を記録媒体２２にスパイラル状に照射する。近接場光を照射することにより、絶縁体である光導電層１７の、近接場光を照射された部分の導電性が増加し、近接場光の照射と同時に電極２５からパルス状に電圧を約−１０Ｖ印加して、電荷を記録層１６に注入する。光ファイバー２４と電極２５はマウント２６により固定されている。上述のように、記録媒体２２に光を照射し電圧を印加する事により電荷を注入する記録ステップによって、本実施形態の記録方法は実現される。
【００７１】
次に再生を行う。注入された電荷を微小ＦＥＴセンサーヘッド２８で直接読み出す。そして約８０度で約１週間放置後、再び注入された電荷を微小ＦＥＴセンサーヘッド２８で読み出したところ、電荷量は、約１週間前と比べ約５％の低下が見られたが、約３０ｄＢのＳ／Ｎ比が得られ、情報は安定に記録されていると言える。上述のように、記録媒体２２に蓄積された電荷を読み出す再生ステップによって、本実施形態の再生方法は実現される。
【００７２】
次に消去を行う。モーター２１を用いて、記録媒体２２を約３０００ｒｐｍで回転させながら、半導体レーザー２３から光ファイバー２４を介して、近接場光を記録媒体２２にスパイラル状に照射し、それと同時に電極２５からパルス状に電圧を約５Ｖ印加して、電荷を記録層１６から排出する。微小ＦＥＴセンサーヘッド２８で読み出したところ、電荷の蓄積により記録された情報が消去されたことが確認された。上述のように、記録媒体２２に蓄積された電荷を排出する消去ステップによって、本実施形態の消去方法は実現される。
【００７３】
また、記録と消去を別々に行なうのではなく、電荷を蓄積させた状態の記録媒体２２に、情報をオーバーライトすることも出来る。その際は、新たに加えたい情報に応じた、５Ｖ（電荷の排出）と−１０Ｖ（電荷の注入）の電圧パルスを電極２５により印加することによりオーバーライトが可能となる。
【００７４】
本実施形態では、記録ピット５１を決められた位置に作成した為、記録ピット５１の位置を記録した情報を読み込むことにより、記録ヘッドのブレ等による位置補正などが可能となる。さらに各記録ピット５１は、絶縁層１３に囲まれておりＳ／Ｎ比が高いため、記録ピット５１を小さくすることが出来、高密度記録が可能となる。
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。本実施形態の記録媒体の断面図を図６に示す。
【００７５】
本実施形態の記録媒体は、図６のように、基板１１と、基板１１上の導電層１２、導電層１２上の絶縁層１３、絶縁層１３表面に形成される記録ピット５１と、光導電層１７から成る。
【００７６】
次に、本実施形態の記録媒体の各部について製造方法に沿って説明する。
【００７７】
まず基板１１は、光学研磨された直径約１２０ｍｍ、厚さ約１．２ｍｍのガラスディスクを用い、この基板１１上に導電層１２としてＡｌ膜を約５００ｎｍの膜厚となるよう蒸着する。
【００７８】
次に、ＳｉＣで作成した、先端径が約３ｎｍで突起が約１００ｎｍ間隔ごとに作成されたスタンプを、絶縁層１３上に押しつけて傷をつける。傷をつけた導電層１２としてのＡｌ膜を希硫酸中で陽極酸化することにより、酸化と化学エッチングが同時に行われる。そしてＡｌ膜の表面は、酸化作用により約１００ｎｍの膜厚のＡｌ２Ｏ３膜となり、化学エッチング作用により、直径約８０ｎｍ、深さ約８０ｎｍの穴が、Ａｌ２Ｏ３膜の表面に穴の中心間距離が約１００ｎｍの配列となるように形成される。そしてＡｌ２Ｏ３膜は、絶縁層１３として作用する。
【００７９】
次に、真空下でＳｅを溶融してこの穴に充填し、記録ピット５１とする。穴からはみ出たＳｅは、記録媒体を加熱しながら約２００ｒｐｍで回転させ、遠心除去する。その上に、光を吸収する際に、光強度により導電性が非線形的に変化する光導電層１７としてβ型フタロシアニンを分散させたポリカーボネートのクロロホルム溶液をスピンコートし、厚さ約３０ｎｍとする。
【００８０】
次に、この記録媒体に対して、図７で示す装置で情報の書き込み、読み出し、そして消去を行う。図７では図２と同様な部分については同じ番号を付し、説明を省略する。本実施形態では、記録手段としては、光照射手段として半導体レーザー２３、レンズ７１を用い、電圧印加手段として電極２５を用いる。また、再生手段として微小ＦＥＴセンサーヘッド２８を用いる。このような構成により、半導体レーザー２３の照射径よりも小さい記録ピット５１単位の記録を行う。なお、記録手段は消去手段を兼ねている。
【００８１】
まず、書き込み、つまり記録を行う。モーター２１を用いて、ディスク状の記録媒体２２を約３０００ｒｐｍで回転させながら、波長約６２０ｎｍ、出力約１ｍＷの半導体レーザー２３からの光をレンズ７１で照射径を約６００ｎｍに絞って、記録媒体２２にスパイラル状に照射し、同時に電極２５からパルス状に電圧を約−２０Ｖ印加して、電荷を記録ピット５１に注入する。上述のように、記録媒体２２に光を照射し電圧を印加する事により電荷を注入する記録ステップによって、本実施形態の記録方法は実現される。
【００８２】
次に再生を行う。注入された電荷を微小ＦＥＴセンサーヘッド２８で直接読み出したところ、約８０ｎｍの記録ピット５１単位での記録が可能であることが分かった。これは、レーザー光の照射径は約６００ｎｍと大きくても、光の強度分布がガウス的であることから、光導電層１７に光の強さに非線形的に応答する材料を用いているため、光照射された部分の中心部のみにおいて、光導電層１７の光吸収によって導電性が非線形的に変化したためである。上述のように、記録媒体２２に蓄積された電荷を読み出す再生ステップによって、本実施形態の再生方法は実現される。
【００８３】
約８０度で約１週間放置後、注入された電荷を再度読み出したところ、電荷量は、約１週間前と比べ約５％の低下が見られたが、約３０ｄＢのＳ／Ｎ比が得られ、情報は安定に記録されていると言える。
【００８４】
次に消去を行う。モーター２１を用いて、記録媒体２２を約３０００ｒｐｍで回転させながら、半導体レーザー２３からの光をレンズ７１で照射径を約６００ｎｍに絞って、記録媒体２２にスパイラル状に照射し、それと同時に電極２５からパルス状に電圧を約１０Ｖ印加して、電荷を記録ピット５１から排出する。微小ＦＥＴセンサーヘッド２８で読み出したところ、電荷の蓄積により記録された情報が消去されたことが確認された。上述のように、記録媒体２２に蓄積された電荷を排出する消去ステップによって、本実施形態の消去方法は実現される。
【００８５】
また、記録と消去を別々に行なうのではなく、電荷を蓄積させた状態の記録媒体に、情報をオーバーライトすることも出来る。その際は、新たに加えたい情報に応じた、１０Ｖ（電荷の排出）と−２０Ｖ（電荷の注入）の電圧パルスを電極２５により印加することによりオーバーライトが可能となる。
本実施形態の記録媒体２２では、光導電層１７の導電度が、光強度に対して非線形的に変化することを特徴としている。これにより導電度が上昇するスポットサイズを、光の照射スポットのサイズよりも小さくすることが可能であり、いわゆる超解像記録が可能となる。
（第６の実施形態）
次に、本発明の第６の実施形態について説明する。本実施形態の記録媒体の断面図を図８に示す。
【００８６】
本実施形態の記録媒体は、図８のように、基板１１と、基板１１上の導電層１２、導電層１２上の光導電層１７、光導電層１７上の電荷蓄積領域１４と電気絶縁性領域１５から成る記録層１６と、記録層１６上の保護膜８１から成る。
【００８７】
次に、本実施形態の記録媒体の各部について製造方法に沿って説明する。
【００８８】
まず基板１１は、光学研磨された直径約１２０ｍｍ、厚さ約１．２ｍｍのガラスディスクを用い、この基板１１上に導電層１２としてＡｌ膜を約２００ｎｍの膜厚となるよう蒸着する。
【００８９】
導電層１２上には、上記（化２）で示される物質からなる光導電層１７をスピンコートし、厚さ約３０ｎｍの膜を得る。
【００９０】
その上に、電子線レジストとしてポリジイソブチルフマレートを厚さ約２０ｎｍでスピンコートし、ＥＢ描画装置を用いて電子線を照射し、直径約８０ｎｍの円領域を中心が約１２０ｎｍ間隔ごととなるようにする。これをエタノールで現像し、電気絶縁性領域１５とする。
【００９１】
次に上記（化１）で示されるドナー性の有機色素分子を全面に蒸着する。このドナー性の有機色素分子は、電気絶縁性領域１５上、つまり凸部にも、その周りの凹部にも蒸着されるが、蒸着後、窒素雰囲気中約８０度で約１時間加熱することにより、有機色素分子は電気絶縁性領域１５の周りの凹部に流れ込み、電荷蓄積領域１４が形成され、記録層１６となる。さらにその上に保護膜８１として、ポリイミド膜を約１０ｎｍ塗布成膜する。
【００９２】
次に、この記録媒体に対して、図９で示す装置で情報の書き込み、読み出し、そして消去を行う。図９では図２と同様な部分については同じ番号を付し、説明を省略する。本実施形態では、記録手段としては、光照射手段として半導体レーザー２３、光ファイバー９１を用い、電圧印加手段として電極９２を用い、スライダー９４によって電極９２を浮上させる。また再生手段として微小ＦＥＴセンサーヘッド９３を用いる。なお、図９の拡大図に示すように、光ファイバー９１の先端部分は細くなっており、開口部９６が設けられている。また、記録手段は消去手段を兼ねている。
【００９３】
まず、書き込み、つまり記録を行う。モーター２１を用いて、ディスク状の記録媒体２２を約４０００ｒｐｍで回転させながら、波長約６２０ｎｍ、出力約１ｍＷの半導体レーザー２３から光ファイバー９１を介してこの光ファイバー９１の細くした先端の直径約８０ｎｍの開口部９６から、近接場光を記録媒体２２にスパイラル状に照射する。近接場光を照射することにより、絶縁体である光導電層１７の、近接場光を照射された部分の導電性が増加し、近接場光の照射と同時に電極９２からパルス状に電圧を約１０Ｖ印加して、電荷を記録層１６に注入する。なお、図９に示すように、光ファイバー９１のヘッド、電極９２、微小ＦＥＴセンサーヘッド９３、及びスライダー９４は、フライングヘッド９５に集積されている。フライングヘッド９５はスライダー９４によって浮上し、電極９２と記録媒体２２は接触しない。上述のように、記録媒体２２に光を照射し電圧を印加する事により電荷を注入する記録ステップによって、本実施形態の記録方法は実現される。
【００９４】
次に再生を行う。注入された電荷を微小ＦＥＴセンサーヘッド９３で直接読み出す。そして約８０度で約１週間放置後、再び注入された電荷を微小ＦＥＴセンサーヘッド９３で読み出したところ、電荷量は、約１週間前と比べ約３％の低下が見られたが、約３０ｄＢのＳ／Ｎ比が得られ、情報は安定に記録されていると言える。上述のように、記録媒体２２に蓄積された電荷を読み出す再生ステップによって、本実施形態の再生方法は実現される。
【００９５】
次に消去を行う。モーター２１を用いて、記録媒体２２を約４０００ｒｐｍで回転させながら、半導体レーザー２３から光ファイバー９１を介して、近接場光を記録媒体２２にスパイラル状に照射し、それと同時に電極９２からパルス状に電圧を約−３Ｖ印加して、電荷を記録層１６から排出する。微小ＦＥＴセンサーヘッド９３で読み出したところ、電荷の蓄積により記録された情報が消去されたことが確認された。上述のように、記録媒体２２に蓄積された電荷を排出する消去ステップによって、本実施形態の消去方法は実現される。
【００９６】
また、記録と消去を別々に行なうのではなく、電荷を蓄積させた状態の記録媒体に、情報をオーバーライトすることも出来る。その際は、新たに加えたい情報に応じた、−３Ｖ（電荷の排出）と１０Ｖ（電荷の注入）の電圧パルスを電極９２により印加することによりオーバーライトが可能となる。
【００９７】
本実施形態のように、光導電層１７が記録層１６の下部にある場合には、電荷は基板１１上の導電層１２から注入される。この場合にも光導電層１７は光照射によって光スポットの領域のみ電気抵抗が減少し、保護膜８１上の電極からの電圧の印加によって、導電層１２から電荷が注入される。光導電層１７が記録層１６の上部にある場合にはヘッドの電極９２から電荷が注入されるためヘッドが接触する必要がある。しかし、光導電層１７が記録層１６の下部にある場合には、ヘッドの電極９２は単に電圧を印加すればよいだけであり、電極９２が記録媒体２２に接触しない為、摩耗の可能性やヘッドが吸着して動かなくなる可能性を小さくすることができる。また記録層１６を平坦化する必要もないことから、記録層１６上の保護膜８１は厚い必要がなく、高電圧をかけずに電荷を注入することが出来る。
【００９８】
また、記録層１６に蓄積された電荷を読み出す方法として、上記に示した実施形態の方法以外でも、例えば原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いて静電気力を測定する方法、電気容量の変化を測定する方法、記録を破壊しないような強度や波長を持った光を照射して吸収光や反射光、蛍光の強度変化や波長変化を測定する方法などでも良く、その方法は限定されない。
【００９９】
また、本発明に係る記録媒体、記録装置は、例えばＤＶＤＲＡＭのようにこれらが分離可能な、リムーバブル型のものであってもよいし、例えばＨＤＤのような一体型のものであっても良い。
【０１００】
なお、本発明の光を吸収して導電性が増加する材料としては、有機物、無機物等さまざまであり、一般に光非照射下では絶縁性が高く、光照射により導電度が急激に上がるものが好ましい。また、その応答もできるだけ早い方が好ましく、約１００ＭＨｚ〜約１ＧＨｚ以上が好ましい。
【０１０１】
具体的には、有機物では、下記の（Ａ１）から（Ａ６）に示した化合物があげられるが、これらに限定されるものではない。
【化６】
【化７】
【化８】
【化９】
【化１０】
また無機物では、Ｓｉ、Ｓｅ、Ｇｅや、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、ＳｎＯ２などの酸化物、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｓ、ＡｌＩｎＡｓ、ＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＰ２、ＩｎＰ、ＰｂＳ、ＺｎＳ、ＺｎＳＳｅ、ＺｎＴｅ、Ａｓ２ＳｅＴｅ２、Ａｓ２Ｔｅ３、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＺｎＣｄＴｅ、ＣｄＳＳｅ、ＣｄＳｅ、ＣｕＩｎＳｅ２、ＣｕＳなどの合金もしくは化合物があるが、これらに限定しない。
【０１０７】
これらの材料はそのまま単独で用いても良く、また混合したり、また種々のマトリックス中に分散させて用いることも可能である。
【０１０８】
本発明の電荷を蓄積することが可能な材料としては、蓄積する電荷が電子の場合は、光導電層の伝導帯やＬＵＭＯのエネルギレベルに対して、記録層や記録領域の伝導帯やＬＵＭＯのエネルギレベルが低いことが必要である。蓄積する電荷が正孔の場合は、光導電層の価電子帯やＨＯＭＯのエネルギレベルに対して、記録層や記録領域のそれが高いことが必要である。
【０１０９】
具体的な材料としては有機物、無機物等さまざまであり、例えば、有機物では具体的には以下の構造式（Ｂ１）から（Ｂ７）、または（Ｃ１）から（Ｃ５）に示されるドナー性もしくはアクセプタ性の色素骨格を有する分子が好ましい。
【化１１】
【化１２】
【化１３】
【化１４】
【化１５】
【化１６】
【化１７】
【化１８】
【化１９】
【化２０】
【化２１】
【化２２】
これらの色素骨格を有する分子は製膜性を上げるために、これらの色素骨格を有する分子から成るポリマー、またはこれらの色素骨格を有する分子をＹとする次の構造式を有した非晶質の低分子が望ましい。これらの分子はアモルファス性のため均一な薄膜ができやすくなる。
【０１２２】
Ｚ−（Ｘ−Ｙ）ｎ
ここで、Ｚは芳香族骨格または脂肪族骨格であり、Ｙはドナー性を示す分子骨格またはアクセプター性を示す分子骨格であり、Ｘは単結合、エチレン結合、アミド、エステル結合等の結合基であり、ｎは１以上の整数である。ここでｎが３以上であればガラス転移温度が２５℃以上の安定な非晶質を形成しやすい。
【０１２３】
また、無機化合物であれば例えば、Ａｕ、Ａｌ、Ｓｅなどの各種金属やその合金、Ｓｉ、Ｃなどの半導体、Ｓ、ＳｉＣなどの絶縁体などがある。
【０１２４】
これらの電荷蓄積性の材料はそのまま単独で用いてもよく、また混合したり、また種々のマトリックス中に分散させて用いても良い。マトリックスとしては電気絶縁性のポリマーなどが好ましい。
【０１２５】
【発明の効果】
以上の様に、本発明によれば、高電圧をかけずに超高密度記録が可能となる、記録媒体、記録装置および記録方法を提供する事が出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態に係る記録媒体の断面図。
【図２】 本発明の第１の実施形態に係る記録装置の構成図。
【図３】 本発明の第２の実施形態に係る記録媒体の断面図。
【図４】 本発明の第３の実施形態に係る記録媒体の断面図。
【図５】 本発明の第４の実施形態に係る記録媒体の断面図。
【図６】 本発明の第５の実施形態に係る記録媒体の断面図。
【図７】 本発明の第５の実施形態に係る記録装置の構成図。
【図８】 本発明の第６の実施形態に係る記録媒体の断面図。
【図９】 本発明の第６の実施形態に係る記録装置の構成図。
【符号の説明】
１１…基板、
１２…導電層、
１３…絶縁層、
１４…電荷蓄積領域、
１５…電気絶縁性領域、
１６…記録層、
１７…光導電層、
２１…モーター、
２２…記録媒体、
２３…半導体レーザー、
２４、９１…光ファイバー、
２５、９２…電極、
２６…マウント、
２７、９６…開口部
２８、９３…微小ＦＥＴセンサーヘッド、
４１…光導電・記録層、
５１…記録ピット、
７１…レンズ、
８１…保護膜、
９４…スライダー、
９５…フライングヘッド。
Claims (12)
- 基板と、前記基板上に形成されかつ電荷を蓄積することが可能な材料を含む電荷蓄積領域を有する記録層と、前記記録層上に形成されかつ光を吸収して導電性が増加する材料を含む光導電領域を有する光導電層とを具備することを特徴とする記録媒体。
- 前記基板と前記記録層との間に、前記基板上に形成される導電層と、前記導電層上に形成される絶縁層とを含むことを特徴とする請求項１記載の記録媒体。
- 基板と、前記基板上に形成される導電層と、前記導電層上に形成されかつ光を吸収して導電性が増加する材料を含む光導電領域を有する光導電層と、前記光導電層上に形成されかつ電荷を蓄積することが可能な材料を含む電荷蓄積領域を有する記録層とを具備することを特徴とする記録媒体。
- 前記記録層が、複数の電荷蓄積領域と、複数の電気絶縁性領域とを有することを特徴とする請求項１または３記載の記録媒体。
- 基板と、光を吸収して導電性が増加する材料を含む光導電領域及び電荷を蓄積することが可能な材料を含む電荷蓄積領域を有する光導電・記録層とを具備し、前記光導電・記録層が基板上に形成されることを特徴とする記録媒体。
- 前記基板と前記光導電・記録層との間に、前記基板上に形成される導電層と、前記導電層上に形成される絶縁層とを含むことを特徴とする請求項５記載の記録媒体。
- 前記光導電領域は、導電性が光の強度に対して非線形的に変化する材料を用いることを特徴とする請求項１、３または５記載の記録媒体。
- 請求項１、３または５記載の記録媒体に光を照射し電圧を印加することにより電荷を注入することを特徴とする記録方法。
- 照射する前記光が近接場光であることを特徴とする請求項８記載の記録方法。
- 請求項１、３または５記載の記録媒体に光を照射し電圧を印加することにより電荷を注入する記録手段を具備することを特徴とする記録装置。
- 前記記録手段で注入される前記電荷を検出する再生手段を具備することを特徴とする請求項１０記載の記録装置。
- 照射する前記光が近接場光であることを特徴とする請求項１０記載の記録装置。
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