JPH01125746A

JPH01125746A - 記憶装置の記録消去方法

Info

Publication number: JPH01125746A
Application number: JP28216787A
Authority: JP
Inventors: Ikutake Yagi; 生剛八木; Norihiro Funakoshi; 宣博舩越
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1987-11-10
Filing date: 1987-11-10
Publication date: 1989-05-18

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、走査型トンネル顕微１（ＳＴＭ）を使用した
記１１装置の記録消去方法に間し、更に詳しくは、走査
型トンネル顕微鏡を使用して物質の表面状態を物質の表
面と該表面に対向して配設された導電性探針との間に流
れるトンネル電流により検知し、この検知した物質の表
面状態により記憶された情報を読み出す記憶装置の記録
消去方法に関する。

（従来の技術）走査型トンネル顕微鏡を使用して物質の表面に例えば数
人の原子レベルで形成されている凹凸をトンネル電流と
して検知することができるが、このように物質の表面に
原子サイズで形成された凹凸を記憶情報として使用する
ことにより超高密度記憶装置を構成することができる。

次の表は現在までに提案されている高密度記憶方式と走
査型トンネル顕微鏡を使用た本発明の記憶方式の記録密
度限界を比較した表である。

表この表かられかるように、本発明の走査型トンネル顕微
鏡を使用した記憶方式は、光ディスクおよびＰＨＢ（Ｐ
ｈｏｔｏ−ｃｈｅｍｉｃａｌ　　Ｈｏ１ｅ　　Ｂｕｒｎ
ｉｎｏ）方式に比較して、それぞれ１０７倍以上および
１０４、すなわち１万倍以上も高い記録密度を有し、そ
の優越性は明らかである°。

走査型トンネル顕微鏡を使用して物質、すなわち記憶媒
体の表面に記憶された凹凸を検知する方法について更に
詳しく説明する。非常に鋭利な導電性の探針、具体的に
は１個ないし数個の原子に対応するような突起を有する
探針を記憶媒体である物質の表面に対向して設け、この
探針を圧電素子によりｘＹｚの３方向に独立に微動でき
る構成する。なお、この３方向のうちＸＹ力方向物質の
表面に平行な方向であり、Ｚ方向は表面に垂直な方向で
あり、このように構成したものにおいて、探針を物質の
表面に沿うようにＸまたはＹ方向に走査するとき、物質
の表面と探針との間に流れるトンネル電流を一定に保つ
ように２方向に探針の位置を制御し、その２方向の探針
の位置をモニタすることにより物質の表面の原子サイズ
の凹凸を識別することができる。このようにして物質表
面の凹凸、すなわち表面の形状または表面の状態を識別
し、これを情報として読み出すことができるのである。

（発明が解決しようとする問題点）上述した走査型トンネル顕微鏡を使用した記憶装置は、
物質の表面の表面状態を記録情報として読み出している
が、従来、物質の表面に凹凸を形成して情報を記録した
り、この情報を消去するものがない。

本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的とす
るところは、記録消去を行なうことができる走査型トン
ネル顕微鏡を使用した記憶装置の記録消去方法を提供す
ることにある。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）上記問題点を解決するため、本発明の走査型トンネル顕
微鏡を使用した記憶装置の記録消去方法は、走査型トン
ネル顕微鏡を使用して物質の表面状態を物質の表面と該
表面に対向して配設された導電性探針との間に流れるト
ンネル電流により検知し、この検知した物質の表面状態
により記憶された情報を読み出す記憶装置の記録消去方
法であって、前記物質の表面と前記探針との間に所定の
電圧を印加し、物質の表面状態を変化させて情報を記録
するこを要旨とする。

（作用）本発明の走査型トンネル顕微鏡を使用した記憶装置の記
録消去方法では、物質の表面と探針との間に所定の電圧
を印加して物質の表面状態を変化させて情報を記録して
いる。

（実施例）以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る走査型トンネル顕微鏡
を使用した記憶装置の記録消去方法を実施する１ｉｆｔ
の構成図である。同図において、所定の物質からなる記
録媒体１の表面に対向して鋭利な先端３ａを有する探針
３が配設され、この探針３の基端部はＺ方向駆動用圧電
素子５に取り付けられている。この２方向駆動用圧電素
子５の両側にはＺ方向駆動用圧電素子５を駆動するため
の電極７が取り付けられている。この２方向駆動用圧電
素子５の一方の側にはＹ方向駆動用圧電素子９が取り付
けられ、このＹ方向駆動用圧電素子９はホルダ１３に取
り付けられ、このホルダ１３によって探針３、Ｚ方向駆
動用圧電素子５およびＹ方向駆動用圧電素子９が一体的
に支持されている。

また、Ｙ方向駆動用圧電素子９の両側にはＹ方向駆動用
圧電素子９を駆動する電極１１が取り付けられている。

記憶媒体１はステージ１５の上に載置されている。更に
、探針３と記憶媒体１との間には電圧Ｖが印加され得る
ようになっている。

図において、記憶媒体１の表面に平行な方向がＸおよび
Ｙの方向であり、記憶媒体１の表面に垂直な方向が７方
向である。そして、電極７によって２方向駆動用圧電素
子５を駆動することによって探針３を記憶媒体１の表面
に垂直な方向に微動し、電極１１によってＹ方向駆動用
圧電素子９を駆動することにより探針３を記憶媒体１の
表面に平行な方向に微動し、更にステージ１５を図示し
ない駆動装置で駆動することにより記憶媒体１を表面に
平行なＸおよびＹ方向に粗（移動させることができる。

以上のように構成されたものにおいて、ステージ１５に
よる粗移動およびＹ方向駆動用圧電素子９による微動を
使用して探針３を記憶媒体１の所望の位置、すなわち記
憶位置に移動し、探針３と記憶媒体１との間に電圧Ｖと
して約２ｍＶの低いトンネル電圧を印加する。そして、
この時のトンネル電流が所定の一定電流になるように７
方向駆動用圧電素子５を介して探針３の７方向の位置を
１Ｉ１１１ｙａシ、一定のトンネル電流となったときの
７方向の位置を検出することにより記憶媒体１の表面状
態、すなわち記憶媒体１の表面の原子サイズの凹凸で形
成されている記憶情報を読み出すことができるのである
。

記憶媒体１の表面に情報を記録するには、探針３と記憶
媒体１との間に電圧Ｖとして前記読出し時の電圧よりも
高い約０．５Ｖのパルス電圧を印加するとともに、この
記録動作をヘクサメチルジシラザネ（ｈｅｘａｉｅｔｈ
ｙｌ　　ｄｉｓｉｌａｚａｎｅ）等を有機金属の希薄ガ
ス中で行ない、記録しようとする記憶媒体１の地点を活
性化し、浮遊分子を吸着させ、これにより記録情報とし
て記憶媒体１の表面に凸状部を形成する。

また、同様に有機金属の希薄ガスの中で探針３と記憶媒
体１との間に約０．５Ｖのパルス電圧を印加して、探針
３の近くの浮遊分子を電離させ、探針３と同じ極性にチ
ャージアップしたイオンを記憶媒体１の表面に堆積させ
て、凸状の記録情報を形成することもできる。

更に、有機金属の希薄ガスの中で探針３と記憶媒体１と
の間に約０．５Ｖのパルス電圧を印加して、探針３の近
くの浮遊分子を活性し、記憶媒体１に堆積させて、記録
情報を形成することもできる。

以上のように記憶媒体１の表面に凸状に形成される記録
情報を消去するには、探針３と記憶媒体１との間の１０
ｖ以上の比較的大きな電圧を印加して放電を発生し、記
憶媒体１の表面に凸状に形成された堆積物、すなわち分
子を弾き飛ばすことにより消去することができる。

以上説明した第１図の実施例の記憶装置では、１ビット
当り１０Ａｘ１０Ａ程度の面積で情報の記録消去を行な
うことができる。

第２図は本発明の他の実施例の説明図である。

本実施例は、超伝導体からなる記憶媒体を使用し、この
記憶媒体の表面の電子状態の変化によって情報の記録消
去を行なうものであり、その読出し方法は第１図の実施
例と同じである。

第２図においては、例えばＹＢａ　２　Ｃｕ　３０ｇの
超伝導体からなる記憶媒体２１の表面に対向して一対の
探針２３．２５が非常に近接して設けられている。この
一対の探針２３．２５は亜鉛フェライト（Ｚ　Ｉ’ｌ　
−ｒｅｒｒｔｔｅ　’）のような軟磁性体で形成され、
それぞれコイル２７．２９が逆向きに巻回され、該コイ
ル２７．２９に接続された電１１３１により電流を流し
て互いに逆方向に磁化されるようになっている。

探針２３．２５を互いに逆方向に磁化することにより発
生する磁束が超伝導体からなる記憶媒体２１内に侵入す
る。なお、この時、探針２３，２５で形成される磁場が
記憶媒体２１の表面で１ｋＱｅ以上になるように調整す
ると、超伝導体の記憶媒体２１中に第３図（υで示すよ
うな向きが互いに逆方向の一対の磁束最子、すなわちフ
ラクソイド３３が残る。

このように超伝導体からなる記憶媒体２１中に一対の７
ラクソイド３３が形成された場合の超伝導のエネルギー
ギャップは、第３図Ｇ）に示すように７ラクソイド３３
が侵入した部分で消失されて０となり、これにより情報
が記録される。

超伝導のエネルギーギャップを消失するフラクソイド３
３の形成で記録された情報の消去は、第４図（ｂ）に示
すように記憶媒体２１に対して対物レンズ３５を介して
集光したレーザ光を当て、記憶媒体２１の７ラクソイド
３３が侵入した部分を暖めて、−度常伝導状態にし、そ
の後再び冷却し、超伝導状態にしてフラクソイド３３を
消滅することにより行なわれる。すなわち、記憶媒体２
１にレーザ光を当て、記憶媒体２１の温度を第４図Ｇ）
に示すように超伝導転移温度以上に上昇すると、記憶媒
体２１に形成された一対のフラクソイド３３は消滅する
。その後、レーザ光の照射をやめると、記憶媒体２１の
温度は低下し、元の超伝導状態に戻る。

この実施例の方法においては、記録は１００λＸ１００
０Ａの面積で行なうことができ、また消去は１μ層ｘμ
腸の面積で行なうことができる。

また、コイル２７．２９に流す電流を可変することによ
りフラクソイド３３の数を変えることができるので、多
値記録が可能である。

［発明の効果］以上説明したように、本発明によれば、物質の表面と探
針との間に所定の電圧を印加して物質の表面状態を変化
させて情報を記録し、また所定の電圧として大きなパル
ス電圧を印加することにより情報を消去することができ
るので、従来のように情報の読出しのみでなく、記録消
去が可能な超高密度記憶を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る走査型トンネル顕微鏡
を使用した記憶装置の記録消去方法を実施する装置の構
成図、第２図は本発明の他の実施例の構成図、第３図は
第２図の実施例による記録状態の説明図、第４図は第２
図の実施例の消去動作の説明図である。１・・へ記憶媒体３・・・探針５・・・Ｚ方向駆動用圧電素子９・・・Ｙ方向駆動用圧電素子２１・・・記憶媒体２３．２５・・・探針２７．２９・・・コイル３３・・・フラクソイド代理人　弁理士　　三　好　保　男第２図位　　置第４１！ｌ（ｂ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）走査型トンネル顕微鏡を使用して物質の表面状態
を物質の表面と該表面に対向して配設された導電性探針
との間に流れるトンネル電流により検知し、この検知し
た物質の表面状態により記憶された情報を読み出す記憶
装置の記録消去方法であって、前記物質の表面と前記探
針との間に所定の電圧を印加し、物質の表面状態を変化
させて情報を記録することを特徴とする記憶装置の記録
消去方法。
（２）前記物質の表面状態を変化させて情報を記録する
工程は、物質の表面を活性化し、浮遊分子を吸着させ、
物質の表面に凸状態を形成して情報を記録することを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の記憶装置の記録消
去方法。
（３）前記物質の表面状態を変化させて情報を記録する
工程は、前記探針近傍の浮遊分子を電離させ、探針と同
じ極性に荷電されたイオンを物質の表面に堆積させて情
報を記録することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の記憶装置の記録消去方法。
（４）前記物質の表面状態を変化させて情報を記録する
工程は、前記探針近傍の浮遊分子を活性化し、前記物質
の表面に堆積されて情報を記録する特許請求の範囲第１
項記載の記憶装置の記録消去方法。
（５）前記物質の表面と前記探針との間に所定の電圧を
印加する工程は、大きなパルス電圧を前記物質の表面と
前記探針との間に印加して放電を発生し、前記物質の表
面状態の変化を変化前の状態に復元して情報を消去する
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の記憶装置
の記録消去方法。
（６）前記物質の表面状態の変化を変化前の状態に復元
する工程は、物質の表面に吸着した分子を弾き出すこと
を特徴とする特許請求の範囲第４項記載の記憶装置の記
録消去方法。
（７）前記物質は、超伝導体であり、前記探針は、非常
に近接した一対の軟磁性体で構成され、該一対の探針は
互いに逆方向に磁化され、前記超伝導体中に向きが互い
に逆の一対の磁束量子を侵入させ、超伝導体のエネルギ
ーギャップを消失させて情報を記録することを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の記憶装置の記録消去方法
。
（８）前記超伝導体のエネルギーギャップを消失させて
情報を記録する工程は、前記磁束量子が侵入している領
域を暖めて一時常伝導状態にした後、再び冷却して超伝
導状態にして前記一対の磁束量子を消滅させて情報を消
去することを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の記
憶装置の記録消去方法。