JPH02187943A - メモリー素子とメモリー装置及びこれらの製造方法と読み出し方法 - Google Patents
メモリー素子とメモリー装置及びこれらの製造方法と読み出し方法Info
- Publication number
- JPH02187943A JPH02187943A JP633389A JP633389A JPH02187943A JP H02187943 A JPH02187943 A JP H02187943A JP 633389 A JP633389 A JP 633389A JP 633389 A JP633389 A JP 633389A JP H02187943 A JPH02187943 A JP H02187943A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- memory
- crystal
- atoms
- electrode
- memory device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 31
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims abstract description 20
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000008707 rearrangement Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 11
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 claims description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 5
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000005428 wave function Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Semiconductor Memories (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、これまでにない大容量のメモリーを実現する
ものである。このメモリーの実現により、高度に専門的
な知識を活用するエキスパートシステムがごく小型の装
置により実現する。また、図形や音声を認識するために
必要な画像及び音響を数多く記憶する素子も小型化でき
るため、携帯型の同時通訳機や人物判定機が実現する。
ものである。このメモリーの実現により、高度に専門的
な知識を活用するエキスパートシステムがごく小型の装
置により実現する。また、図形や音声を認識するために
必要な画像及び音響を数多く記憶する素子も小型化でき
るため、携帯型の同時通訳機や人物判定機が実現する。
（従来の技術とその問題点）
現在の実用化されている超ＬＳＩチップのもつメモリー
容量は、一つのチップ当たり４メガバイトであり（日本
工業新聞１９８８．１２．１．１面４ＭＤＲＡＭの記事
）、本発明はその量をはるかに越えるメモリーを実現す
ることにある。本発明によれば１ｂｉｔ相当のメモリー
に必要な領域は、原子レベルのサイズにおき変わる。例
えば５ｉ（１００）表面上に再配列した原子間の距離は
およそ５オングストロームであるから、この場合には１
ｍｍあたりおよそ３．６Ｔｂｙｔｅものメモルー量が得
られることになる。
容量は、一つのチップ当たり４メガバイトであり（日本
工業新聞１９８８．１２．１．１面４ＭＤＲＡＭの記事
）、本発明はその量をはるかに越えるメモリーを実現す
ることにある。本発明によれば１ｂｉｔ相当のメモリー
に必要な領域は、原子レベルのサイズにおき変わる。例
えば５ｉ（１００）表面上に再配列した原子間の距離は
およそ５オングストロームであるから、この場合には１
ｍｍあたりおよそ３．６Ｔｂｙｔｅものメモルー量が得
られることになる。
従来技術では、本発明のように原子のオーダーで１ｂｉ
ｔ＋目当のメモリーを書き込むことは不可能である。本
発明は、従来にない全く新しい方式のメモリーを提供す
るものである。
ｔ＋目当のメモリーを書き込むことは不可能である。本
発明は、従来にない全く新しい方式のメモリーを提供す
るものである。
（問題を解決するための手段）
′本発明のメモリー素子は、結晶表面を構成する原子に
ついて、電荷分布の異なる２種類の再配列状態を形成さ
せてあることを特徴とする。
ついて、電荷分布の異なる２種類の再配列状態を形成さ
せてあることを特徴とする。
このメモリー素子は極めて鋭利な先端を持つ電極を結晶
の清浄表面に接近させ、結晶表面の狭い範囲に電界を印
加することにより、製造できる。
の清浄表面に接近させ、結晶表面の狭い範囲に電界を印
加することにより、製造できる。
メモリーの読み取りは極めて鋭利な先端を持つ電極をメ
モリー素子に接近させることによってこの電極を流れる
トンネル電流を測定することにより可能である。
モリー素子に接近させることによってこの電極を流れる
トンネル電流を測定することにより可能である。
さらに、別のメモリー素子としては、結晶表面上に欠陥
を形成させ、この欠陥と隣り合って前記再配列状態を形
成させれば欠陥をラベルとするメモリー素子が得られる
。
を形成させ、この欠陥と隣り合って前記再配列状態を形
成させれば欠陥をラベルとするメモリー素子が得られる
。
このメモリー素子の欠陥はレーザー光やイオンビームを
照射することにより得られる。欠陥のある部分はメモリ
一部分と比較して電荷分布の偏りが大きいので、比較的
高速走査することができる。
照射することにより得られる。欠陥のある部分はメモリ
一部分と比較して電荷分布の偏りが大きいので、比較的
高速走査することができる。
さらに効率的に読み出しの行えるメモリー装置としては
、前記メモリー素子を有する帯状の結晶を、円盤上に放
射状に配置することにより得られる。このメモリー装置
上をきわめて鋭利な先端をもつ電極を接近させ、直径方
向に直進運動させれば、速い読み出しができる。
、前記メモリー素子を有する帯状の結晶を、円盤上に放
射状に配置することにより得られる。このメモリー装置
上をきわめて鋭利な先端をもつ電極を接近させ、直径方
向に直進運動させれば、速い読み出しができる。
（作用）
図１（ａ）、 （ｂ）および（ｃ）は、結晶の清浄表面
の原子の再配列を示すものである。結晶の清浄表面では
、表面の原子がお互いに結合する相手を求めてペアを造
ろうとする。このとき、図１（ａ）の様に原子が対称的
に寄っている場合には、電荷分布は二つの原子のどちら
にも偏ることはない。一方図１（ｂ）の様に原子が非対
称的に偏っている場合には、電荷分布は、原子の回りの
波動関数の変化のため、電子の分布が表面から浮かんで
いる原子の方へ偏っている。図１（ｃ）の様に偏る方向
が反対向きになれば電荷分布は、図１（ｂ）と反対の向
きになる。タングステンなどによって先端に原子数個分
しかないような鋭利な電極を作成し、その電極によって
表面上の原子数個分の範囲にのみ電界をかけて、図１（
ｂ）の様に偏っている表面の原子の回りの電荷分布を反
対の偏り方向へ移動させると、系全体のエネルギーが高
くなるために表面上の原子が図１（ｃ）の方向へ移動し
て安定な配置を取る。−度安定な配置を取った原子は、
再び反対方向の電界を掛けない限り移動しない。また表
面原子の並び方によってつくられる電荷分布の偏りを、
その電極に流れるトンネル電流の変化によって読み込む
ことができる。以上のことを利用して結晶表面にメモリ
ーを書込むことと読み取ることができる。用いる結晶の
清浄表面は、同一の元素からなる面が好ましい。例えば
５ｉ（１００）表面、ＧａＡｓ（１００）、 （１１１
）表面が候補に上げられる（Ｒ，Ｊ、 Ｈａｍｅｒｓ
ｅｔ ａｌ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｂ、
３４． Ｐ。
の原子の再配列を示すものである。結晶の清浄表面では
、表面の原子がお互いに結合する相手を求めてペアを造
ろうとする。このとき、図１（ａ）の様に原子が対称的
に寄っている場合には、電荷分布は二つの原子のどちら
にも偏ることはない。一方図１（ｂ）の様に原子が非対
称的に偏っている場合には、電荷分布は、原子の回りの
波動関数の変化のため、電子の分布が表面から浮かんで
いる原子の方へ偏っている。図１（ｃ）の様に偏る方向
が反対向きになれば電荷分布は、図１（ｂ）と反対の向
きになる。タングステンなどによって先端に原子数個分
しかないような鋭利な電極を作成し、その電極によって
表面上の原子数個分の範囲にのみ電界をかけて、図１（
ｂ）の様に偏っている表面の原子の回りの電荷分布を反
対の偏り方向へ移動させると、系全体のエネルギーが高
くなるために表面上の原子が図１（ｃ）の方向へ移動し
て安定な配置を取る。−度安定な配置を取った原子は、
再び反対方向の電界を掛けない限り移動しない。また表
面原子の並び方によってつくられる電荷分布の偏りを、
その電極に流れるトンネル電流の変化によって読み込む
ことができる。以上のことを利用して結晶表面にメモリ
ーを書込むことと読み取ることができる。用いる結晶の
清浄表面は、同一の元素からなる面が好ましい。例えば
５ｉ（１００）表面、ＧａＡｓ（１００）、 （１１１
）表面が候補に上げられる（Ｒ，Ｊ、 Ｈａｍｅｒｓ
ｅｔ ａｌ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｂ、
３４． Ｐ。
５３４３）。これらの物質に限らず、以下に示す実施例
を満たす性質の固体であれば何でも利用することができ
る。それらの表面の形成及び保守は、いままでに存在す
る高真空技術とＭＢＥまたはＣＶＤによる結晶成長技術
を利用するだけで実現する。
を満たす性質の固体であれば何でも利用することができ
る。それらの表面の形成及び保守は、いままでに存在す
る高真空技術とＭＢＥまたはＣＶＤによる結晶成長技術
を利用するだけで実現する。
（実施例）
（１）本発明では、結晶の清浄表面上において隣同志で
結合を作っている原子の、一方が上で一方が下になって
構成される偏りの違い（図１（ｂ）、図１（ｃ））を各
々１と０の記号とする記憶方式を取っていることを特徴
とする。これらの記号は、上記作用事項で説明した原理
にしたがって、書き込みと読みたしが実現される。ここ
で、メモリーの書き込みと読み出しは、熱的な格子振動
の影響を避けるため液体窒素温度に冷却して行った。
結合を作っている原子の、一方が上で一方が下になって
構成される偏りの違い（図１（ｂ）、図１（ｃ））を各
々１と０の記号とする記憶方式を取っていることを特徴
とする。これらの記号は、上記作用事項で説明した原理
にしたがって、書き込みと読みたしが実現される。ここ
で、メモリーの書き込みと読み出しは、熱的な格子振動
の影響を避けるため液体窒素温度に冷却して行った。
（２）実施例（１）で説明した０と１の記号の並びは、
タングステンなどから作られる先端に原子が数個しかい
ない鋭利な電極を、結晶清浄表面上で原子の結合してい
る方向に沿って走査させることにより、−次元の鎖とな
って図２の様に作られる。この鎖に、あるまとまった情
報の塊を書き込むことと読み出すことを実現するのが本
発明の特徴である。
タングステンなどから作られる先端に原子が数個しかい
ない鋭利な電極を、結晶清浄表面上で原子の結合してい
る方向に沿って走査させることにより、−次元の鎖とな
って図２の様に作られる。この鎖に、あるまとまった情
報の塊を書き込むことと読み出すことを実現するのが本
発明の特徴である。
（３）本発明では、図３の様に原子数個分の欠陥を一次
元鎖の先頭に造ることにより、それをある情報の塊と別
の情報の塊とを区別するラベルとすることを特徴とする
。欠陥は、結晶表面上の原子の変位が引き起こす電荷分
布の偏りに比べて空間的に大きい範囲の電荷分布の偏り
を引き起こすので、先端に原子が数個しかいない鋭利な
タングステンから作られる電極の走査速度を速くしても
、その欠陥を読み取ることができる。そこでまず高速の
走査でメモリー群のラベルを見つけ、続いてそのラベル
から始まる一次元の鎖の情報を低速の走査により読み取
る方式を取るのが本発明の特徴である。書き込みのとき
も、まず高速の電極の走査により、情報を書き込む場所
をどの欠陥から始まる一次元の鎖にするかを決定し、続
いて低速の走査で一次元の鎖に０と１の記号を書き込む
方式が特徴となる。
元鎖の先頭に造ることにより、それをある情報の塊と別
の情報の塊とを区別するラベルとすることを特徴とする
。欠陥は、結晶表面上の原子の変位が引き起こす電荷分
布の偏りに比べて空間的に大きい範囲の電荷分布の偏り
を引き起こすので、先端に原子が数個しかいない鋭利な
タングステンから作られる電極の走査速度を速くしても
、その欠陥を読み取ることができる。そこでまず高速の
走査でメモリー群のラベルを見つけ、続いてそのラベル
から始まる一次元の鎖の情報を低速の走査により読み取
る方式を取るのが本発明の特徴である。書き込みのとき
も、まず高速の電極の走査により、情報を書き込む場所
をどの欠陥から始まる一次元の鎖にするかを決定し、続
いて低速の走査で一次元の鎖に０と１の記号を書き込む
方式が特徴となる。
（４）直径が数オングストロームに絞ったレーザーまた
はイオンビームによって、あらかじめ任意の間隔で結晶
の清浄表面に欠陥を造っておく。（この操作は、フロッ
ピーディスクの物理フォーマットに対応する。）欠陥と
欠陥の間に一次的な鎖の情報を書き込む。この方法によ
り図３に示したメモリーを作製することができる。
はイオンビームによって、あらかじめ任意の間隔で結晶
の清浄表面に欠陥を造っておく。（この操作は、フロッ
ピーディスクの物理フォーマットに対応する。）欠陥と
欠陥の間に一次的な鎖の情報を書き込む。この方法によ
り図３に示したメモリーを作製することができる。
（５）図４の様に円形をした基盤の上に扇状に刻んだ固
体の結晶を張る。このとき固体の、ある結晶学的な方位
は常に基盤の中心から放射状に向くようにする。この構
造により、基盤を回転運動させ、原子の変位を読み取る
電荷密度検出器及び原子の変位を造る電界発生器を、基
盤の中心から周辺へ動かすだけで、メモリーの読み書き
を実現することができる。以上の実施例においてはタン
グステン製の鋭利な電極を用いたが、結晶表面のきわめ
てせまい範囲に電荷分布の偏りを形成させるという意味
から針の太さは原子数個分程度の太さの針が望ましい。
体の結晶を張る。このとき固体の、ある結晶学的な方位
は常に基盤の中心から放射状に向くようにする。この構
造により、基盤を回転運動させ、原子の変位を読み取る
電荷密度検出器及び原子の変位を造る電界発生器を、基
盤の中心から周辺へ動かすだけで、メモリーの読み書き
を実現することができる。以上の実施例においてはタン
グステン製の鋭利な電極を用いたが、結晶表面のきわめ
てせまい範囲に電荷分布の偏りを形成させるという意味
から針の太さは原子数個分程度の太さの針が望ましい。
針の材質は特にタングステンに特定されるものではない
。
。
図１（ａ）〜（ｃ）は、結晶の表面にみられる、原子再
配列を示す図、図２は、本発明のメモリー素子と電極を
示す図、図３は、本発明の他のメモリー素子を示す図、
図４は、メモリー装置を示す図である。 図において １１・・・表面の原子、１２・・・結晶内の原子、２１
・・・電極、３１・・・欠陥、４１・・・円盤、４２・
・・結晶の板 である。
配列を示す図、図２は、本発明のメモリー素子と電極を
示す図、図３は、本発明の他のメモリー素子を示す図、
図４は、メモリー装置を示す図である。 図において １１・・・表面の原子、１２・・・結晶内の原子、２１
・・・電極、３１・・・欠陥、４１・・・円盤、４２・
・・結晶の板 である。
Claims (8)
- （１）結晶表面を構成する原子について電荷の分布の異
なる２種類の再配列状態を形成させてあることを特徴と
するメモリー素子。 - （２）鋭利な先端を持つ電極を用いて、結晶の清浄表面
の狭い範囲に電界を掛けることによって、結晶の表面上
に原子の再配列をつくることを特徴とする、メモリー素
子の製造方法。 - （３）上記請求項（１）に記載したメモリー素子の表面
に鋭利な先端を持つ電極を接近させることによってこの
電極を流れるトンネル電流の変化分を測定することを特
徴とするメモリーの読み出し方法。 - （４）請求項（１）記載の原子の再配列が、結晶表面に
形成された欠陥と隣接して設けられていることを特徴と
するメモリー素子。 - （５）固体の表面上に微小な大きさの欠陥を、細く絞ら
れたレーザー光またはイオンビームを照射することによ
って形成し、その欠陥に隣あって、請求項（２）の方法
より原子の再配列を形成することを特徴とするメモリー
素子の製造方法 - （６）請求項（５）に記載されたメモリー素子上を鋭利
な先端を持つ電極を高速で走査させて、欠陥を電極へ流
れるトンネル電流の変化によって読み取ったのち、欠陥
の後に設けられた原子の再配列部分は欠陥を読み取る時
より低速で電極を走査させることを特徴とするメモリー
の読み出し方法。 - （７）請求項（１）もしくは（５）に記載したメモリー
素子を有する帯状の結晶が円盤状の基盤上に放射状にな
るように配置されてあることを特徴とするメモリー装置
。 - （８）請求項（７）に記載したメモリー装置を回転させ
ると同時に、鋭利な先端を有する電極をメモリー装置に
接近させ、メモリー装置の直径方向に直線運動させるこ
とによりメモリーを読みとることを特徴とするメモリー
の読み出し方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP633389A JPH02187943A (ja) | 1989-01-13 | 1989-01-13 | メモリー素子とメモリー装置及びこれらの製造方法と読み出し方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP633389A JPH02187943A (ja) | 1989-01-13 | 1989-01-13 | メモリー素子とメモリー装置及びこれらの製造方法と読み出し方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02187943A true JPH02187943A (ja) | 1990-07-24 |
Family
ID=11635436
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP633389A Pending JPH02187943A (ja) | 1989-01-13 | 1989-01-13 | メモリー素子とメモリー装置及びこれらの製造方法と読み出し方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02187943A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1992012528A1 (en) * | 1991-01-11 | 1992-07-23 | Hitachi Limited | Surface atom machining method and apparatus |
| JPH05226997A (ja) * | 1991-07-11 | 1993-09-03 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 電子スイッチ |
| US5547774A (en) * | 1992-10-08 | 1996-08-20 | International Business Machines Corporation | Molecular recording/reproducing method and recording medium |
-
1989
- 1989-01-13 JP JP633389A patent/JPH02187943A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1992012528A1 (en) * | 1991-01-11 | 1992-07-23 | Hitachi Limited | Surface atom machining method and apparatus |
| JPH05226997A (ja) * | 1991-07-11 | 1993-09-03 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 電子スイッチ |
| US5547774A (en) * | 1992-10-08 | 1996-08-20 | International Business Machines Corporation | Molecular recording/reproducing method and recording medium |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6236589B1 (en) | Ultra high density storage media and method thereof | |
| US3696344A (en) | Optical mass memory employing amorphous thin films | |
| CA2024648C (en) | Accessing method, and information processing method and information processing device utilizing the same | |
| US4412264A (en) | Magneto-optic recording medium | |
| US4826732A (en) | Recording medium | |
| WO2004053860A1 (en) | Optical information record medium | |
| US5375114A (en) | Recording and reading space control between a read/write probe and a recording medium | |
| JPH04212739A (ja) | 記録再生方法及び装置 | |
| US7042669B2 (en) | Method and apparatus for recording/reproducing magnetization information | |
| JPH02187943A (ja) | メモリー素子とメモリー装置及びこれらの製造方法と読み出し方法 | |
| JP2783646B2 (ja) | 情報記録再生装置 | |
| US6912148B2 (en) | Magnetic semiconductor memory and the reading method using spin-polarized electron beam | |
| KR100510757B1 (ko) | 양자 자기 메모리 | |
| KR100537498B1 (ko) | 전자 방출을 이용한 고밀도 정보 저장 장치 및 이를이용한 정보의 쓰기, 읽기 및 소거 방법 | |
| JPS63268087A (ja) | 記憶媒体 | |
| JPH04364244A (ja) | 情報再生方法 | |
| US7027380B2 (en) | Atomic resolution storage device | |
| JPH05210876A (ja) | ナノメータ範囲において、経時的に安定な特定的変化を固体表面上に位置を選択してもたらす方法 | |
| EP0640963B1 (en) | Recording and reproducing method and apparatus using a scanning probe | |
| KR930007179B1 (ko) | 정보기록과 재생방법 및 그의 장치 | |
| JPH0298849A (ja) | 記録・再生装置及び該装置を用いた記録・再生方法 | |
| JP2961172B2 (ja) | Ｓｔｍメモリ装置およびその記録再生方法 | |
| JPH1139738A (ja) | 光磁気ディスク及びそれを用いた記憶装置 | |
| JP3014855B2 (ja) | 記録情報再生装置 | |
| JPH01113936A (ja) | 情報の記録用部材 |