JPH01298551A - データ・ビツトを記録し、読み取る方法 - Google Patents

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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、スキャンニング・トンネリング・マイクロス
コピー（ＳＴＭ）技術によって状態、即ち相（フェース
）が変化されるストレージ材料を使用してデータを記録
する方法、より詳細に言えば、ＳＴＭ技術を拡張するこ
とによって、データ・ビットを記録し、読み取りそして
消去するために、書き込み、消去、及び読み取り処理の
一部として、ストレージ材料の電子的性質を変化させ、
そして、これを測定する方法に関する。

Ｂ、従来の技術 ８７Ｍ装置は超高密度の記録が出来る可能性があるので
、最近になって、８７Ｍ装置を使用することに興味が向
けられるようになってきた。

米国特許第４５７５８２２号は、基体上の平坦なストレ
ージ表面に物理的、電気的、または磁気的な擾乱（ｐｅ
ｒｔｕｒｂａｔｉｏｎ　）を形成することによって、デ
ータが書き込まれるデータ・ストレージ装置を開示して
いる。ＳＴＭ技術を使用することによって、データはそ
の後、その表面と可動のプローブとの間のトンネリング
電子電流を設定することによって読み取られる。物理的
な擾乱は、物理的なプローブによって、収束されたレー
ザ・ビーム、電子ビーム、他の形式の輻射ビーム、また
は微粒子のビームによって発生され、あるいは、擾乱は
、デポジットされた導電性粒子か、デポジットされた絶
縁体粒子か、またはデポジットされた磁気粒子によって
発生される。何れの場合でも、ストレージ表面は物理的
な擾乱が発生している闇で損傷を受ける。物理的な擾乱
を消去するための唯一の従来の方法は、バルク・アニー
リング（ｂｕｌｋａｎｎｅａ　Ｉ　ｉｎｇ　）による方
法である。書き込まれたデータは、トンネル電子流を測
定するか、または蓄積された電荷を感知することによっ
て、従来、読み取られるのであって、ストレージ材料の
状態の変化、即ち相の変化によって生じる、コンダクタ
ンス、仕事関数、またはバンド・ギャップのような電子
的な性質における変化のトンネル電流に関する影響を測
定することにより読み取られるのではないこと、そして
、ストレージ媒体の状態の変化を選択的に発生すること
により選択的にデータを消去するために、ＳＴＭ技術を
使用することは、従来、何等の教示がなかったことは注
意を喚起する必要がある０本明細書で使用される「コン
ダクタンス」は電流対電圧の導関数として定義され、電
圧の関数である。

１９８７年９月のブリティシュ・ジャーナル（Ｂｒｉｔ
ｉｓｈ　Ｊｏｕｒｎａｌ　）で発表された研究発表第２
８１３０号は、偏光、或は電蝕による磁気被覆の状態に
よって光学ディスク上にデータを書き込むためにレーザ
・ビームで誘起された電荷、或は粒子ビームで誘起され
た電荷を持つＳＴＭ技術の使用を提案している。これら
の相変化は、結晶状態からアモルファス状態への変移を
含んでいる。このプロセスは、読み取りのメカニズムに
は全く触れておらず、−回だけの書き込みに向けられて
おり、ディスクの反復使用を可能とするように、電子的
性質の変化を感知するとか、またはデータを消去するよ
うな手段、または方法についての教示が示されていない
。この刊行物で記載されている書き込み処理は、電子が
媒体に衝突することに触れているだけで、以下に述べる
利点を達成するために、書き込みの間で正電位にしたチ
ップを使用する利点とか、抵抗性加熱の提案はない。

１９８７年８月２８日に出願された米国特許出願第０７
１０９０６３６号は、選択可能の独立した薄膜の領域を
レーザによって熔融し、そして−定の速度で冷却した時
に、その薄膜の領域を、結晶状態からアモルファス状態
に変化させ、そして、同じレーザかまたは異なったレー
ザによって加熱し、そして異なった速度（遅い速度）で
冷却した時に、そのようなデータを消去する方法を開示
している。薄膜材料が、置かれた状態に従ってその光学
的な性質が変化する種々の薄膜材料が開示されている。

然しながら、データを書き込むためにフィルムの電子的
な性質を変化させ、データを読み取るために、トンネリ
ング電流の性質の変化を感知し、そしてデータを消去す
るために、媒体の性質を変化させるようなＳＴＭ技術の
開示はない。

−度書き込まれたデータを、消去する前にどのようにし
て読み取るかに関しての開示もない。

Ｃ１発明が解決しようとする問題点 本発明の目的はデータを書き込むために、薄膜材料の電
子的性質を変化させ、データを読み取るために、トンネ
リング電流の性質の変化を感知し、そしてデータを消去
するために、薄膜材料の性質を変化させるように、ＳＴ
Ｍ技術を使用した装置を提供することにある。

Ｄ０問題点を解決するための手段 本発明に従って、データ・ストレージ装置において、デ
ータを記録し、読み取りそして消去する新規な方法が与
えられる。この方法は、好ましくは導電性基体と、状態
が変移する材料のフィルムとで構成されるストレージ媒
体を使用することを含んでいる。ＳＴＭ技術を拡大して
使用することによって、電気抵抗性の加熱によるトンネ
リング電流は、フィルムの独立した領域を選択的に熔融
しく即ち、結晶温度以上に加熱する）、その後、コンダ
クタンス、仕事関数またはバンド・ギヤツブなどの電子
的性質が上記の領域で変化される第１の状態から第２の
状態へ上記の領域のフィルムを変化することによって、
データ・ビットを書き込むために、上記の領域から、熱
を急速に発散する。

また、ＳＴＭ技術を拡大して使用することによって、ト
ンネリング電流に関して上記のフィルムの電子的性質の
上述の変化の効果は、書き込みデータ・ビットを読み取
るためにも使用される。状態を変移する物質の表面の凹
凸の損傷 （ｔｏｐｏｇｒａｐｈｉｃａｌ　５ｕｒｆａｃｅ　ｂｌ
ｅｍｉｓｈ　）の影響に対しては、ＳＴＭ定電流モード
の動作において、ｄｌ／ｄＶ、またはｄｉ／ｄｓを測定
することによって、上記の損傷の影響を最少限に止め、
そして、ＳＴＭ可変電流モード（プローブとフィルムの
間隔が一定）の動作において、（ｄｉ／ｄＶ）／１また
は（ｄＴ／ｄｓ）Ｉを測定することによって、上記の損
傷の影響を最小限に止める。

また、ＳＴＭ技術を拡大して使用することによって、デ
ータ・ビットは、十分に長い期間の間、結晶温度以上の
高い温度にフィルムを電気抵抗性の加熱によって、選択
的に消去することが出来る。

これは、選択された独立した領域を上記の第１試態に復
帰し、そして、変移された電子的性質の各領域を、実質
的にその元の状態に復帰する。フィルムはその一方の状
態、例えば結晶状態に安定性を持ち、他の状態、例えば
アモルファス状態に準安定性を持っている。この方法を
実施するために適当な材料、及びフィルム面上の微小な
損傷の影響を補償する読み取り方法は、以下の実施例に
おいて説明される。

Ｅ、実施例 第１図は本発明の方法を実行するためのＳＴＭ型の装置
の基本的な素子を示している。本発明を実行するための
ＳＴＭ型の装置の全般的な説明は米国特許第４７２４３
１８号（特に第３図に関連した記載）と、１９８８年１
月２２日に出願した米国特許出願第０７／１４６９９９
号を参照されたい。

第１図に示されているように、鋭い先端部、即ちチップ
１１を持っている導電性プローブ１０が、導電性基体１
３上に与えられているストレージ材料の薄膜層、即ちフ
ィルム１２に近接して（約１０オングストロームの距離
）に配置されている。

プローブ１０は、上述した米国特許に記載されているよ
うな手段（本願では図示していない）によってｘ、ｙ及
びＺ方向に移動可能である。フィルム１２は、以下に述
べるような相、即ち状態を変化することの出来る材料で
構成されている。

（ａ）　　結晶性の材料の独立した領域を選択的に熔融
することによって、結晶状態からアモルファス状態にな
り、そしてそれらの領域を急速に冷却するとアモルファ
ス状態になること。

（ｂ）　　材料の結晶時間（即ち、結晶化するのに必要
な最少限の時間）よりも長い所定の時間の間、材料の独
立した領域を選択的に加熱することによって、アモルフ
ァス状態から結晶状態になること。

（ｃ）　　材料の溶融点以上にアモルファス材料の独立
した領域を選択的に加熱することによって、アモルファ
ス状態から結晶状態になること、熔融パルスが終了した
後に、選択された領域を熔融温度から結晶温度へ冷却す
る時間が、上記の領域を結晶化する最小限の時間よりも
大きくなるように、十分な熱が、この熔融ステップの間
で与えられる。

金股煎食１里 説明を簡明にするために、最初に、フィルム１２は、１
２ａに示されたように、通常は結晶状態にあり、データ
は書き込まれていない状態にあるものと仮定する。デー
タ・ビット１２ｂを書き込むために、電圧源１４は、プ
ローブのチップ１１にトンネリング電子電流を発生させ
るために、短い期間の高レベル（例えば８ボルト）のパ
ルスＷ（第２図）を与えるよう条件付けられる。電圧源
１４は、例えばヒユーレット・パラカード社によって市
販されているモデル８１１２Ａの電圧パルス発生装置で
あってよい。この電流は、電気抵抗性の発熱を生じて、
フィルム１２の独立した領域１２ｂを熔融して、結晶状
態からアモルファス状態に、相、即ち状態を変化させる
。フィルム１２及び基体１３の熱発散特性は、フィルム
を急速に冷却すると、フィルムが元の状態（結晶状態）
には戻らないような特性を持っている。データ・ビット
１２ｂｂのような付加的なデータ・ビットに対しては、
チップ１１及びフィルム１２が相対的に移動され、そし
て付加的な電圧パルスＷを発生することにより、フィル
ム面の選択された他の領域に、上述したと同様な状態変
化が惹起される。

チップがフィルムと相対的に移動されるときに、データ
の読み取りを行わせるために、通常、直流電圧Ｒ（例え
ば０．８ボルト）がチップ１１とフィルム１２の間に加
えられている。以下に説明されるように、この直流電圧
は、必要に応じて、第３Ａ図及び第３Ｂ図に示されたよ
うな重畳された発振電圧を含むことも出来る。

１２ａで示したような結晶領域上に小さなギャップを置
いてチップがあるときは、データは「０」である、然し
ながら、チップがフィルムと相対的に移動して、チップ
がアモルファスのスポット、即ち１２ｂ、または１２ｂ
ｂ　（第１図）のようなアモルファスの領域上にある時
に、トンネリング電流は、結晶領域に対して相対的なア
モルファス領域の特定の電圧で変化されたコンダクタン
スによって変化する。ここで言う「コンダクタンス」は
、電流対電圧の導関数で決められるが、電圧の関数でも
よい。

この電流は、読み取り増幅器１５によって検出され、そ
して、読み取られるフィルム１２の独立した領域の現在
状態に対応する読み取り信号を発生するために、ライン
１６を経て出力手段（第４図及び第５図を参照して以下
に細述する）に供給される。この読み取り信号の振幅は
、読み取られた時、「０」か、「１」のデータ・ビット
の何れかを表わす。

データ・ビットを選択的に消去するために、パルスＷよ
り、より長い期間で、より小さい振幅（例えば７ボルト
）の電圧信号Ｅが、消去されるべき媒体上のビットに印
加される。この信号の印加は、より小さな振幅のトンネ
リング電流を発生するが、このトンネリング電流は、選
択されたスポットが、通常の状態（この説明では結晶状
態と仮定されている）に復帰される温度まで、選択され
たスポットに電気抵抗性の発熱を生じるに十分な大きさ
を持っている。

回転式の直接アクセス・データ・ストレージ装置の分野
におけるディスクと同様に、基体１３は、チップ１１に
対して回転しながら通過するｆｆＭ１２を持つディスク
の形式を持つものであってよい。

望ましくは、アクセス時間及び処理時間を短縮するため
に、複数個のチップがディスク上の各トラックに対して
別個に設けられるのがよい。これは、Ｘまたはｙ方向に
プローブを移動することなく、トラックに沿った選択ス
ポット上で、選択されたトラックにデータ・ビットを書
き込むのを可能とする。

１９８７年８月２８日の米国特許出願番号第０７１０９
０６３６号は、アモルファスから結晶への早い遷移を達
成するために、信頼性が高く、安定で秀れた化合物材料
（卵化学量論係数の合金に対抗する）を開示している。

これらの材料は、Ｚが０及び３０の間にあるＧ　ｅ　Ｔ
　ｅ　ｓ　　（Ｇ　ｅ　Ｔ　ｅ　）　１００−２Ｓｎ２
、そして、Ｓｂ２Ｔｅ３、ＧａＳｂ、５ｂ２Ｓｅ、５ｎ
Ｔｅ％ＰｂＴｅ、、５ｂＳｅ％ＢＩＳｅ。

ＧｅＳｅ、ｘが０及び１０の闇にあるＴｅ　　Ｇｅ（５
ｏ−Ｘ）ＳｎＸ、そして、ｙが０及び１００（７）間ｋ
ｌる（Ｇａ１ｏｏ−ｙＩｎｙ）を含んでいる。このＳＴ
Ｍ技術の実施に特に適当な他の材料は、ドープされ、ま
たはドープされないＧｅまたはＳｅであり、その理由は
、それらの材料の電子的な性質（光学的な性質とは区別
される）が材料の状態に従って顕著に変化するからであ
る。結晶から準安定（ｍｅｔａｓｔａｂｌｅ　）相への
変換のために有用な金属はＡｇＺｎである。

これらの材料は、本発明に従って、コンダクタンス、仕
事関数、またはバンド・ギャップ等の電子的な性質を顕
著に変化し、これにより、良好で対照的なメカニズムを
与える相変移を与える。例えば、アモルファス状態のＧ
ｅＴｅ材料は、約０゜８ボルトのバンド・ギャップを有
する半導体材料であり、これに反して、結晶状態におけ
るＧｅＴｅ材料は、０．１ボルトのバンド・ギャップよ
りも小さいほぼ真正な金属材料である。この２つの状態
の間のバンド・ギャップの差は、この２つの異なった状
態にトンネリングした時、著しく異なったコンダクタン
スを示す。

従来、Ｓ７Ｍ装置は表面の形状を読み取るために、米国
特許第４７２４３１８号に記載されたような一定のトン
ネリング電流（表面形状に従う電流）モードで動作され
ている。他の装置においては、プローブのチップは表面
に対して近付き、または遠ざかるよう移動せず、そして
、電流の変化が表面の形状を感知するように用いられた
可変電流モードで動作されている。この可変電流モード
は、例えば上述した米国特許第４５７５８２２号中の他
の実施例として記載されている。これらの両方のモード
は、トンネリング電流だけを感知することによって、デ
ータの読み取りに使用された時、表面の凹凸の損傷に対
して、必要以上に極めて敏感である。

読み取り及び書き込みのための実施例 第４図に示された、フィルム１２の独立した領域にデー
タを書き込むための装置において、エラー率とビット密
度を最適化するコード化装置（図示せず）からの書き込
みデータが、読み取り／書き込み／消去回路３０に供給
される。この回路３０は通常の読み取り電圧Ｒ１書き込
みパルスＷ及び消去パルスＥ（第２図を参照）を与える
ためのドライバを含んでいる。

チップ１１は、フィルム１２から電子が放出されるよう
に、フィルムの電位に対して正電位にされている。チッ
プ１１への電子衝突が、チップを尖らせるようにされて
いることが望ましい。またフィルムから電子のパック・
スキャツタリングはなく、且つ書き込み領域の拡大はな
い。

データを読み取るために、可変電流モードでも、一定電
流モードでも、何れのモードでも使用することが出来る
。然しながら、データ・レートな高くするためには、可
変電流モードの方が好ましい。

これらの状態変換型の読み取り特性は、１９８６年の１
８Ｍジャーナル・オン・リサーチ・アンド・デベロップ
メント誌の第３０巻第４号の３５５頁に記載されている
トンネリング電流のための以下の近似式を使用して理解
することが出来る。

１＝ｆ（Ｖ）・−に＝□　　　　（１）ここで、■はト
ンネリング電流、ｆ（Ｖ）は印加されたチップ対フィル
ム間の電圧に依存する関数、そして、ｋは定数である。

トンネリング特性はフィルム材料の性質に依存し、転じ
て材料の状態に依存する。特に、「（■）及びΦは状態
に依存する。状態依存型のトンネリング特性の例は、材
料ＧｅＴｅの場合の２つの状態に対するリニヤ電流対電
圧特性が示されている第３Ａ図及び第３Ｂ図に示しであ
る。結晶状態において、リニヤ電流対電圧特性は１９ａ
の線で示されており、これに対して、アモルファス状態
において、これは１９ｂの線で示されている。

表現式（１）から明らかなように、電流■はフィルム材
料の状態に依存し、そして、原理的に言えば、記憶デー
タの読み取りに使用することが出来る。然しながら、電
流に対するこの表現式は、チップ対フィルムの距離Ｓに
ついて指数開数的な依存度を含んでいることは注意を要
する。これは、フィルム上の凹凸の損傷の影響で、望ま
しくない感知信号を発生する直接読み取り方法を与える
ことになる。

ｄｉ／ｄＶを測定することによる読み取り材料の２つの
状態を判別する読み取りの１つのモードは、電流対電圧
特性の傾斜ｄ　１／ｄＶを測定することである。表現式
（１）を使用して、■イールドに関してＩを微分する。

即ち、ｄＩ／ｄＶ＝ｆ’　（Ｖ）ｅ””■ ＝ｆ’（Ｖ）／ｆ（Ｖ）ＸＩ　　　　（２）上式におい
て、ｆ’　　（Ｖ）は、■に関してｆ（Ｖ）の導関数で
あり、材料の状態に依存する。

ｌとは異なって、ｄ　ｌ／ｄｖは、若しＩが一定ならば
、チップ対フィルムの間のスペースＳに依存しないこと
は注意を払う必要がある。従って、−定電流モードでｄ
ｉ／ｄＶを使用することによって、データが読み取られ
た時、表面にある凹凸の損傷に起因する好ましくない感
知信号は顕著に減少される。最良の結果を得るために、
電流対電圧のカーブの傾斜、ｄ　１／ｄＶは、選択され
た所定のバイアス電圧で測定され、その選択されたバイ
アス電圧において、その傾斜は、材料の状態に従って顕
著に異なる。実験の結果によると、トンネリング電流を
一定に保っている間で、結晶状態とアモルファス状態の
間の相異を判別することが可能であることが分っている
。

本発明に従って、電圧はチップ１１とフィルム１２の間
に印加される。第３Ａ図及び第３Ｂ図に示されているよ
うに、この電圧は、発振電圧２１を重畳された直流バイ
アス２０で構成されている。

トンネリング電流の発振成分（ＡＣ）の振幅を測定する
ことによって、ｄ　Ｉ／ｄＶに比例した信号が、図示さ
れた２２ａ及び２２ｂのように、結晶状態及びアモルフ
ァス状態に対して得られる。バイアス電圧は感知される
状態とは関係なく一定に保たれていることは注意を要す
る。この技術は、材料の２つの状態に対して、特定の直
流バイアス電圧におけるｄ　Ｉ／ｄＶの傾斜の変化があ
る限り、使用することが出来る。

独立した領域を読み取るために、読み取り、書き込み、
消去回路３０（第４図）の出力は、回路３１において、
ＲＦ発振器３２からの発振電圧信号２１（第３Ａ図及び
第３Ｂ図）に加えられて、チップ１１に供給される。ま
た、発振器３２の出力はミキサ３３のローカル発振器（
基準）の入力端子にも供給される。

チップ１１が読み取られるべきビットに遭遇すると、へ
〇トンネリング電流は変化されたコンダクタンスの結果
として変化される。この電流は増幅器３４において増幅
され、そして、同期検出器として動作するミキサ３３に
供給される。ミキサ３３からの検出信号は、へ〇トンネ
リング電流の振幅に比例する。この信号はフィルタ３５
を経てライン３５ａに送られ、ライン３５ａに出た信号
は、ディジタルにコード化し、且つクロック・パルスで
調時された読み取りデータとして出力する適当な出力手
段（図示せず）に転送される。従って、フィルタ３５か
らの出力はｄｌ／ｄＶに比例する。例えばＧｅＴｅの場
合、その出力は、チップ１１が結晶領域（０）か、また
はアモルファス領域（１）の何れかを感知したかに従っ
て、第３図に示された振幅カーブ２２ａ、または２２ｂ
になる。

必要に応じて、第４図に示された回路はミキサ３３を除
去し、その代りに増幅器３４とフィルタ３５の出力の間
にバンドパス・フィルタと整流器（図示せず）を設けて
もよい。整流された出力信号はＡＣＣトンクング電流に
比例しており、そして、結晶状態とアモルファス状態の
間で電圧の大きさが異なっており、従ってバイナリ０と
バイナリ１との間の差異が生じる。

上述したような状態変移の特性を持つ材料に対して、実
験の結果０．８ボルトであることが解っているＤＣ動作
バイアス電圧２０（第３Ａ図及び第３Ｂ図）があり、こ
の電圧において、結晶状態とアモルファス状態の電流が
ほぼ同じになる。従って、チップ１１は、一方の状態か
ら他方の状態に通過して読み取りを行う間で、２方向（
フィルム１２から離れ、または近付く方向）に移動させ
る必要がない。これは、所定の速度で読み取るための２
方向移動を制御するサーボに必要なバンド幅を小さくす
る。

叉濃！ソロ１１果 ＳＴＭ／状態変更記録技術の変更の程度及び読み取りの
度合はストレージ媒体としてＧｅＴｅを用いた実際の実
験によって確かめられた。アモルファス状態は、正の高
電圧の短いパルス、具体的には３０乃至５０ナノ秒間の
８ボルトのパルスを印加することによって、アモルファ
ス状態がチップ１１の下に誘出された。結晶は、上述の
パルスよりも僅かに低い電圧で僅かに長いパルス、具体
的には７ボルトで１００乃至１０００ナノ秒のパルスで
誘出された。読み取りは上述のようなｄｉ／ｄＶを測定
することによって行われ、結晶状態とアモルファス状態
の間の相異は容易に判別された。

（ｄｉ／ｄＶ）／Ｉによる読み取り データ・レートを最大にするために、可変電流で一定ギ
ャップのモードが使用された。（ｄｌ／ｄＶ）／Ｉを測
定することによって、フィルム１２の表面上の凹凸の損
傷に対する耐性を、上述したｄ　Ｉ／ｄＶと同様に達成
することが可能である。

上述の式（２）を用いると、（ｄｉ／ｄＶ）／ｒ＝ｆ’
　　（Ｖ）／ｆ（ｖｌであり、これはチップとフィルム
間の間隔には無関係である。

（ｄ　Ｉ／ｄＶ）／Ｉを測定するために、第４図の回路
は、フィルタ３６を介して分割回路３７へ読み取り増幅
器３４の出力を接続して、破線で示されているように修
正され、これにより、上述の回路に！入力を与える。従
って、フィルタ３５のｄ　ｒ／ｄＶ出力を転送するライ
ン３５ａは、分割回ｕ３７に接続される０分割回路３７
の（ｄｉ／ｄＶ）／Ｉ出力は、ディジタル化し、コード
化し、そしてクロック・パルスで調時して読み取りデー
タを出力する上述の出力手段（図示せず）へ、ライン３
７ａ（ライン３５ａの代りに）を経て転送される。

ｄｉ／ｄｓを測定することによる読み取り必要に応じて
、第５図に示したような他の技術が、読み取り回路とし
て使用することが出来る。

それはチップ１１とフィルム１２とのギャップを変化さ
せることと、一定電流モードにおいてｄｉ／　ｄ　ｓ　
ｔ−測定することを含んでいる。

上述の式（１）を使用すると、ｄｌ／ｄｓ＝−に５であ
り、これは間隔Ｓとは無関係であり、そして、状態に従
属する仕事関数に依存している。

ｄｉ／ｄｓが８とは無関係だから、この読み取り方法は
、フィルム表面にある凹凸の損傷の影響を減少する。

ｄｒ／ｄｓ読み取り方法を実施するために、ＲＦ発振器
４１に接続されている制御装置４０は、２方向にチップ
１１の運動を制御するために、２方向にピエゾ素子（図
示せず）を変調する。この変調の方法は上述の米国特許
第４７２４３１８号に記載されている。また、発振器４
１の出力はミキサ４２のローカル発振器（基準）部分に
も供給される。読み取り動作の間で、チップ１１が材料
の種々の状態に遭遇すると、ＡＣトンネリング電流は、
変化された仕事間数の結果として、変化される。その電
流は増幅器４３において増幅され、同期検出器として動
作するミキサ４２に転送される。第４図に示した回路と
同じように、ミキサ４２からの組み合わせ信号は、ディ
ジタル化され、コード化されて、クロックで調時する適
当な出力手段（図示せず）へ、フィルタ４４を経て供給
される。従って、フィルタ４４からの出力はｄｒ／ｄｓ
と比例する。

第４図に示された回路と同様に、第５図に示した回路は
、増幅器４３の出力及びフィルタ４４の間のミキサ４２
を除去し、その除去に代えて、バイパス・フィルタと整
流器（図示せず）を加えることによって修正することが
出来る。整流器の出力信号は、ＡＣ）−ンネリング電流
と比例し、且つ結晶状態とアモルファス状態との間で相
異しているので、バイナリ０とバイナリ１との間の差異
を区別する手段を与えることが出来る。

（ｄｉ／ｄｓ）Ｉを測定することによる読み取り 高いデータ・レートを得るために、可変電流モードにお
いて、（ｄｉ／ｄｓ）Ｉの大きさを測定することが出来
る。上述の式（１）を使用すると、この大きさは＜　ｄ
ｔ／ｄｓ　＞　１＝−ｋｌ；であり、従って、これはチ
ップとフィルムの間隔には無関係である。（ｄｌ／ｄｓ
）Ｉを測定することによって、フィルム面上の凹凸の損
傷に対する耐性が、ｄｌ／ｄｓまたはｃｌｌ／ｄＶと同
じに達成することが出来る。この読み取り方法は、第４
図の回路で説明したのと同じように、このフィルタ４４
の出力を、電流■に比例する信号で割ることによって実
施することが出来る。

丈に里例叉履烈 上述の説明において、フィルム１２の通常の状態（未だ
書き込まれていない状態）が結晶状態と仮定されていた
。然しながら、必要に応じて、書き込み時において、未
書き込み状態のフィルムがアモルファス状態にあり、そ
の状態から結晶状態に変移されるものを使用することが
出来る。ここで開示された材料は、これら２つの状態の
間を何れの方向にも自由に変移することが出来るので、
何れの場合でも、フィルムは消去可能であり、再使用可
能である。更に、若し必要ならば、（ｄｌ／ｄＶ）Ｉま
たは（ｄｉ／ｄｓ）／Ｉ倍信号、分割器３７のような分
割回路によって行われる分割動作の前に（図示説明され
たように後ではなく）、ディジタル化される。

以上、本発明に従って、例えばコンダクタンス、仕事関
数、またはバンド・ギャップのような、ストレージ材料
の電子的性質を変化することによって書き込みが実行さ
れ、そして、この電子的な性質の変化（光学的な性質の
変化ではなく）が、読み取りに際して感知される。また
、使用される材料は、データの消去が可能であり、スト
レージ材料の反復使用も可能である。

Ｆ１発明の詳細 な説明したように、本発明はデータを書き込むために、
フィルムの電子的性質を変化させ、データを読み取るた
めに、トンネリング電流に関するフィルムの性質の影響
を感知し、また、データを消去するためにその性質を変
化させる３７Ｍ技術を与える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するための装置の基本的な素子を
示す図、第２図はデータ・ビットを書き込み、読み取り
、そして消去するための電圧パルスの振幅及び期間を示
す電圧対時間のグラフ、第３Ａ図及び第３Ｂ図は状態を
変移する材料がその結晶状態とアモルファス状態にある
時に、予め選択されたバイアス直流電圧において、交流
電流の振幅の相異を含む電流対電圧をプロットしたグラ
フ、第４図はミキサを使用して傾斜ｄ　Ｉ／ｄＶを決定
する装置を示す図、第５図はミキサを使用して傾斜ｄｌ
／ｄｓを決定する装置を示す図である。 １０・・・・導電性プローブ、１１・・・・プローブの
チップ、１２・・・・ストレージ材料のフィルム、１２
ａ・・・・結晶状態のフィルム、１２ｂ、１２ｂｂ′°
°°アモルファス試態のフィルム、１４・・・・を圧源
、１５．３１．３４・・・・増幅器、３０・・・・読み
宿り、書き込み、消去回路、３２・・・・ＲＦ発振器、
３３・・・・ミキサ、３５．３６・・・・フィルタ、３
７・・・・分割器。 出　願　人　　インターナショナル・ビジネス・マシー
ンズ・コーポレーション 代　理　人　　弁理士　　山　　本　　仁　　朗（外１
名） １”ｘｓ、Ｅ！ ■　　　　　ｖノ（イアス

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ａ）基体と、該基体上にある状態が変移する材料のフ
   ィルムとを含むストレージ媒体を準備する段階と、 （ｂ）上記領域にデータ・ビットを書き込むために、Ｓ
   ＴＭプローブのチップ及び十分な大きさの電流パルスを
   発生する電圧パルスとを使用して、フィルムの独立した
   領域を所定の温度に加熱し、その後、第１の状態から第
   ２の状態へ上記領域の材料を変化させるために、高い速
   度で上記領域を冷却し、これにより、フィルムの電子的
   性質が一方の値から実質的に異なつた他の値へ上記独立
   した領域を変化させる段階と、 （ｃ）プローブのチップ及びトンネリング電流感知回路
   を使用して、上記電子的性質が上記異なつた値に変化さ
   れた上記領域におけるデータ・ビットを読み取るために
   フィルムを感知する段階、を有するデータ・ストレージ
   装置におけるデータ・ビットを記録し、読み取る方法。