JPH0271439A - Recording and reproducing device - Google Patents

Recording and reproducing device

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JPH0271439A
JPH0271439A JP22223288A JP22223288A JPH0271439A JP H0271439 A JPH0271439 A JP H0271439A JP 22223288 A JP22223288 A JP 22223288A JP 22223288 A JP22223288 A JP 22223288A JP H0271439 A JPH0271439 A JP H0271439A
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JP
Japan
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recording
probe
probe electrode
electrode
reproducing
Prior art date
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Pending
Application number
JP22223288A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroyasu Nose
博康 能瀬
Toshimitsu Kawase
俊光 川瀬
Isaaki Kawade
一佐哲 河出
Kunihiro Sakai
酒井 邦裕
Eigo Kawakami
英悟 川上
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Priority to DE3856336T priority patent/DE3856336T2/en
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

PURPOSE:To realize recording and reproducing with high density and high reliability by using a single crystal for a probe electrode. CONSTITUTION:For example, on a silicon oxide SiO2 film 28 formed on a silicon substrate 27, pieces 21 and 22 of a different type of material and a monocrystal probe 23 out of tungsten W formed based on the piece 21 of the different type of material are provided and further, in the vicinity of the monocrystal probe 23, a MOS transistor 39 to amplify a probe current is provided. The MOS transistor 39 has a polycrystal gate electrode 24 made of the tungsten formed based on the piece 22 of the different type of material, a source electrode 26 and a drain electrode 25 made of aluminum Al and a thin-film resistance 33 made of such material as ruthenium. Thus, the fine monocrystal probe 23 whose tip diameter is 0.1mum order or below can be obtained and the high-density recording and reproducing of molecular or atomic level is attained.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野コ 本発明は、大容量・高密度の記録再生装置に関するもの
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a large capacity, high density recording/reproducing device.

[従来の技術] 近年、記録再生装置におけるデータの記録容量は年々大
きくなる傾向があり、記録単位の大きさは小さく記録密
度は高くなっている。例えば光記録によるディジタル・
オーディオ・ディスクにおいては記録単位の大きさはI
 ILra2程度にまで及んでいる。その背景には、メ
モリ材料開発の活発化があり、有機色素・フォトポリマ
ーなどの有機薄膜を用いた安価で高密度な記録媒体が登
場してきている。
[Prior Art] In recent years, the data recording capacity of recording and reproducing devices has tended to increase year by year, and the recording unit size has become smaller and the recording density has become higher. For example, digital data using optical recording
For audio discs, the recording unit size is I
It has reached ILra2 level. Behind this is the active development of memory materials, and the emergence of inexpensive, high-density recording media that use organic thin films such as organic dyes and photopolymers.

一方、最近、導体の表面原子の電子構造を直接観察でき
る走査型トンネル顕微鏡(以後STMと略す)が開発さ
れ[G、 B1nn1g et a!、、 He1ve
ticaPhysica Acta、 55.728 
(+982)] 、単結晶、非晶質を問わず実空間像の
高い分解能の測定ができるようになり、しかも媒体に電
流による損傷を与えずに低電力で観測できる利点をも有
し、さらに大気中でも動作し種々の材料に対して用いる
ことができるため広範囲な応用が期待されている。
On the other hand, recently, a scanning tunneling microscope (hereinafter abbreviated as STM) that can directly observe the electronic structure of surface atoms of a conductor has been developed [G, B1nn1g et a! ,, He1ve
ticaPhysica Acta, 55.728
(+982)], it has become possible to measure real space images with high resolution regardless of whether they are single crystal or amorphous, and has the advantage of being able to observe with low power without damaging the medium due to current. It is expected to have a wide range of applications because it can operate in the atmosphere and can be used with various materials.

STMは金属の探針(プローブ電極)と導電性物質の間
に電圧を加えてlnm程度の距離まで近づけるとトンネ
ル電流が流れることを利用している。
STM utilizes the fact that a tunnel current flows when a voltage is applied between a metal probe (probe electrode) and a conductive substance and the probe is brought close to a distance of about 1 nm.

この電流は両者の距離変化に非常に敏感であり。This current is very sensitive to changes in the distance between the two.

電流もしくは両者の平均的な距離を一定に保つように探
針を走査することにより実空間の表面情報を得ることが
できる。この際、面内方向の分解能はIA程度である。
Surface information in real space can be obtained by scanning the probe while keeping the current or the average distance between the two constant. At this time, the resolution in the in-plane direction is approximately IA.

このSTMの原理を応用すれば十分に原子オーダー(数
A)での高密度記録再生を行うことが可能である。この
際の記録再生方法としては、粒子線(電子線、イオン線
)或いはX線等の高エネルギー電磁波及び可視・紫外線
等のエネルギー線を用いて適当な記録層の表面状態を変
化させて記録を行い、 STMで再生する方法や、記録
層として電圧′Iv流のスイッチング特性に対してメモ
リ効果をもつ材料、例えばπ電子系有機化合物やカルコ
ゲン化物類の薄膜層を用いて、記録・iff生をSTM
を用いて行う方法等が提案されている。
By applying this STM principle, it is possible to sufficiently perform high-density recording and reproduction on the atomic order (several A). The recording and reproducing method at this time is to change the surface condition of the appropriate recording layer using high-energy electromagnetic waves such as particle beams (electron beams, ion beams) or X-rays, and energy rays such as visible and ultraviolet rays. Recording and IF reproduction can be performed using STM methods and recording layers using materials that have a memory effect on the switching characteristics of voltage 'Iv currents, such as thin film layers of π-electron organic compounds and chalcogenides. STM
A method using , etc. has been proposed.

この分子レベルの記録再生を行うためには、記録層に対
向する探針先端部の曲率半径が小さければ小さいほど記
録密度が高くなるため、理想的には1原子程度まで鋭く
なっている探針が望まれる。
In order to perform recording and reproducing at this molecular level, the recording density will be higher as the radius of curvature of the tip of the probe facing the recording layer becomes smaller, so ideally the tip should be sharpened to about one atom. is desired.

従来、このような曲率半径が小さい先端をもつ探針は、
機械研磨および′電解研磨法を用いて製作されている0
機械研磨法では時計旋盤を用いて繊維状結晶の線材(p
tなど)を切削、研削することで曲率半径5〜10g+
sの微小先端部をもつ探針の製作が可能である。また、
電解研磨法は、探針となる直径1■以下の線材(Wなど
)を軸方向垂直にし、電解液に1〜21程度浸漬させ、
線材と電解液中の対向s11極との間に電圧を印加し線
材を電解研磨することで曲率半径0.1〜1μm程度の
微小先端部をもつ探針の製作が可能である。
Conventionally, a probe with a tip with a small radius of curvature,
Manufactured using mechanical polishing and electrolytic polishing methods.
In the mechanical polishing method, a fibrous crystal wire (p
By cutting and grinding (such as t), the radius of curvature is 5 to 10 g+
It is possible to manufacture a probe with a minute tip of s. Also,
In the electrolytic polishing method, a wire rod (such as W) with a diameter of 1 cm or less, which serves as a probe, is made perpendicular to the axial direction and immersed in an electrolytic solution for about 1 to 2 mm.
By applying a voltage between the wire and the opposing s11 pole in the electrolytic solution and electrolytically polishing the wire, it is possible to manufacture a probe having a minute tip with a radius of curvature of about 0.1 to 1 μm.

実際は、原子レベルで記録層に一番近い探針の先端が記
録再生に関係している。
In reality, the tip of the probe closest to the recording layer at the atomic level is involved in recording and reproducing.

[発[rJ!が解決しようとしている課題]しかしなが
ら、上記従来例では、プローブ電極(探側)の製作にお
いて、機械研磨法や電解研磨法を用いるため、先端曲率
半径が原子・分子レベルのプローブ電極を再現性良く製
作することは困難である。
[From [rJ! However, in the conventional example described above, mechanical polishing or electrolytic polishing is used to manufacture the probe electrode (probing side), so it is difficult to create a probe electrode with a tip radius of curvature at the atomic or molecular level with good reproducibility. It is difficult to produce.

また、上記方法で製作したプローブ電極は、ネジによる
固定やばね力による保持などで装置に固定されるため、
プローブ電極の先端に着目すると剛性が弱く、即ち固有
振動数が低いという欠点もある。この事は電解研磨法に
よって製作されたプローブ電極の先端についてもいえる
ことである。
In addition, since the probe electrode manufactured by the above method is fixed to the device by screws or spring force,
Focusing on the tip of the probe electrode, there is also the drawback that the rigidity is weak, that is, the natural frequency is low. This also applies to the tips of probe electrodes manufactured by electrolytic polishing.

従って上述の記録方法は、何れもSTMの特徴を生かし
た高密度記録を可能にする方法ではあるが、この高密度
化は、プローブ電極の先端曲率半径をいかに小さ?製作
するかに依存している。
Therefore, all of the above-mentioned recording methods are methods that enable high-density recording by taking advantage of the characteristics of STM, but this high-density development requires the question of how small the radius of curvature of the tip of the probe electrode can be. It depends on how you make it.

[課題を解決するための手段及び作用]本発明は、プロ
ーブ電極に単結晶体を用いることにより、記録1り生を
高密度かつ信頼性高く行うことを可能としたものである
[Means and effects for solving the problems] The present invention makes it possible to perform recording and reproducing with high density and high reliability by using a single crystal for the probe electrode.

即ち、本発明は、?i結晶体からなるプローブ電極、該
プローブ電極に対向して設けられた記録媒体、該プロー
ブ電極と該記録媒体の間に電圧を印加する手段を有する
記録再生装置である。
That is, the present invention? The present invention is a recording and reproducing apparatus that includes a probe electrode made of an i-crystal, a recording medium provided opposite to the probe electrode, and means for applying a voltage between the probe electrode and the recording medium.

以下、本発明の各構成部について詳細に説明する。Each component of the present invention will be explained in detail below.

くプローブ電極〉 本発明で用いられるプローブ電極は、基板上の一生面上
または該基板上の一主面とに形成された薄膜上の一部に
設けられた単結晶体を用いている0例えば、第1図に示
すように、基板11上に形成された8膜(絶縁膜) +
2上に結晶成長した単結晶体14である。
Probe electrode> The probe electrode used in the present invention is a single-crystal body provided on a whole surface of a substrate or a part of a thin film formed on one principal surface of the substrate. , as shown in FIG. 1, 8 films (insulating films) formed on the substrate 11 +
This is a single crystal body 14 grown on top of 2.

この単結晶体14の製造方法は、核形成速度の差を利用
するもので、例えば、基板の一生面上または該ノ、(板
の一主面りに形成された薄膜上の所望の部分に、該基板
または薄膜より核形成速度が十分大きく、かつ単一の核
だけが成長する程度に十分微、細な異種材料を設ける工
程と、該材料に単一の核を成長させて単結晶体を形成す
る行程を有する方法や、基板上に該基板が一部露出する
ような微小の開口部を右する絶縁層を積層し、前記絶縁
膜をマスクとして、前記開口部から単結晶体を形成する
行程を有する方法(選択エピタキシャル成長法)などが
挙げられる。
This method of manufacturing the single crystal 14 utilizes the difference in nucleation speed, and for example, a desired portion of a thin film formed on one principal surface of the substrate or on the entire surface of the substrate. , a step of providing a heterogeneous material whose nucleation rate is sufficiently higher than that of the substrate or thin film and which is sufficiently fine and fine to the extent that only a single nucleus grows; and a step of growing a single nucleus in the material to form a single crystal. A method having a process of forming a microscopic opening on a substrate, or laminating an insulating layer on a substrate with a minute opening that partially exposes the substrate, and forming a single crystal from the opening using the insulating film as a mask. For example, a method (selective epitaxial growth method) having a process of

このような単結晶体の結晶成長は、製造プロセス条件を
正確にコントロールすれば、分子・原子レベルの曲率半
径を有する単結晶体を再現性良く?’)ることができる
Is it possible to grow a single crystal with a radius of curvature on the molecular or atomic level with good reproducibility if the manufacturing process conditions are accurately controlled? ') can.

く記録媒体〉 本発明で用いられる記録媒体としては、電流・電圧特性
に於いて、メモリースイッチング現象(′1電気メモリ
ー効果)をもつ材料を利用できる。
Recording Medium> As the recording medium used in the present invention, a material having a memory switching phenomenon ('1 electrical memory effect) in current/voltage characteristics can be used.

例えば、 (1)酸化物ガラスやホウ酸塩ガラスあるいは周期律表
m、rv、v、■族元素と化合したSe、 Te、 A
sを含んだカルコゲン化物ガラス等のアモルファス半導
体が挙げられる。それらは光学的バンドギャップEgが
0.6〜1.4eVあるいは電気的活性化エネルギーΔ
Eが0.7〜1.8eV程度の真性半導体である。カル
コゲン化物ガラスの具体例としては、As−5s−Te
系、Ge−As−9e系、5i−Ge−As−Te系、
例えばSi+6GezAssTe65(添字は原子%)
、あるいはGe−Te−X系、5i−Te−X系(X=
少柾のv、vr族元素)例えばQH5Tea+5b2S
2が挙げられる。
For example, (1) Se, Te, A combined with oxide glass, borate glass, or elements of groups m, rv, v, and ■ of the periodic table.
Examples include amorphous semiconductors such as chalcogenide glasses containing s. They have an optical band gap Eg of 0.6 to 1.4 eV or an electrical activation energy Δ
It is an intrinsic semiconductor with an E of about 0.7 to 1.8 eV. As a specific example of chalcogenide glass, As-5s-Te
system, Ge-As-9e system, 5i-Ge-As-Te system,
For example, Si+6GezAssTe65 (subscript is atomic%)
, or Ge-Te-X system, 5i-Te-X system (X=
(V, VR group elements of Shaoze) For example, QH5Tea+5b2S
2 can be mentioned.

更にはGe−9b−Ss系カルコゲン化物ガラスも用い
ることができる。
Furthermore, Ge-9b-Ss chalcogenide glass can also be used.

上記化合物を電極上に′堆積したアモルファス半導体層
において、膜面に垂直な方向にプローブ電極を用いて電
圧を印加することにより媒体の電気メモリー効果を発現
することができる。
By applying a voltage in a direction perpendicular to the film surface using a probe electrode to an amorphous semiconductor layer in which the above compound is deposited on an electrode, an electric memory effect of the medium can be exhibited.

係る材料の堆積法としては従来公知の薄膜形成技術で充
分本発明の目的を達成することができる0例えば好適な
成膜法としては、真空蒸着法やクラスターイオンビーム
法等を挙げることができる。一般的には、係る材料の電
気メモリー効果は数gin以下の膜厚で観測されており
、記録媒体としての記録分解能に関しては、より薄い方
が好ましいが、均一性、記録性の観点から10OA以)
:1gm以下の1漠厚のものが良く、更に好適には10
0OA以下のj膜厚のものがよい。
As a method for depositing such materials, conventionally known thin film forming techniques are sufficient to achieve the objects of the present invention. For example, suitable film forming methods include vacuum evaporation, cluster ion beam method, and the like. Generally, the electrical memory effect of such materials has been observed at film thicknesses of several gin or less, and although thinner layers are preferable in terms of recording resolution as a recording medium, from the viewpoint of uniformity and recording performance, )
: 1 gm or less, preferably 1 gm thick, more preferably 10 gm or less
It is preferable to have a film thickness of 0OA or less.

(2)更にはテトラキノジメタン(TCNQ)、TCN
Q誘導体、例えばテトラブルオロテトラシアノキノジメ
タン(TCNQF4 )、テトラシアノエチレン(TC
NE)およびテトラシアノナフトキノジメタン(TNA
P)などの電子受容性化合物と銅や銀などの還元電位が
比較的低い金属との塩を電極上に堆積した有機半導体層
も挙げることができる。
(2) Furthermore, tetraquinodimethane (TCNQ), TCN
Q derivatives, such as tetrabrotrotetracyanoquinodimethane (TCNQF4), tetracyanoethylene (TCNQF4),
NE) and tetracyanonaphthoquinodimethane (TNA
An organic semiconductor layer in which a salt of an electron-accepting compound such as P) and a metal having a relatively low reduction potential such as copper or silver is deposited on an electrode can also be mentioned.

係る有機半導体層の形成法としては、銅あるいは銀の電
極上に前記電子受容性化合物を真空7A着する方法が用
いられる。
As a method for forming such an organic semiconductor layer, a method is used in which the electron-accepting compound is vacuum-deposited on a copper or silver electrode.

かかる有機半導体の電気メモリー効果は数十体m以下の
膜厚のもので観測されているが、成膜性、均一性の観点
から100A〜IIL11の膜厚のものが好ましい。
Such an electric memory effect of an organic semiconductor has been observed with a film thickness of several tens of meters or less, but from the viewpoint of film formability and uniformity, a film thickness of 100A to IIL11 is preferable.

(3)また更にはアモルファスシリコンを材料とした記
録媒体を挙げることができる0例えば金属/A−3i 
(p゛層/n層/i層)あるいは金属/A−’;+(I
I’層/p層/i層)の層構成を有する記録媒体であり
、 A−Siの各層の堆積法は従来公知の方法によって
充分行うことが可能である。未発明では好適にはグロー
ディスチャージ法(GO)が用いられル、 A−9iノ
llU厚はn層トシテは2000A 〜8000A、i
、p゛層は100OA程度が好適であり、全膜厚は0.
5gm = 1 h層程度のものが良い。
(3) Furthermore, recording media made of amorphous silicon may be mentioned. For example, metal/A-3i
(p layer/n layer/i layer) or metal/A-';+(I
The recording medium has a layer structure of (I' layer/p layer/i layer), and each layer of A-Si can be deposited by a conventionally known method. In the case of non-invention, the glow discharge method (GO) is preferably used.
, p' layer is preferably about 100 OA, and the total thickness is 0.
A layer of about 5 gm = 1 h is good.

(4)また更にはπ電子準位をもつ群とσ電子牛位のみ
を有する群を併有する分子を電極上に稍層した記録媒体
を挙げることができる。
(4) Furthermore, there may be mentioned a recording medium in which molecules having both a group having a π electron level and a group having only a σ electron level are slightly layered on an electrode.

本発明に好適なπ電子系を有する色;k(711構造と
しては例えば、フタロシアニン、テトラフェニルポルフ
ィン等のプルフィリン骨格を有する色素、スクアリリウ
ム基及びクロコニックメチン基を結合鎖としてもつアズ
レン系色素及びキノリン、ベンゾチアゾール、ベンゾオ
キサゾール等の2ケの含窒素複素環をスクアリリウム基
及びクロコニックメチン基により結合したシアニン系類
似の色素、またはシアニン色素、アントラセン及びピレ
ン等の縮合多環芳香族、及び芳香環及び複;に環化合物
が重合した鎖状化合物及びジアセチレン基の重合体、さ
らにはテトラキノジメタンまたはテトラチアフルバレン
の誘導体およびその類縁体およびその電荷移動錯体また
更にはフェロセン、トリスどピリジンルテニウム錯体等
の金gi錯体化合物が挙げられる。
Colors having a π-electron system suitable for the present invention; k (711 structures include, for example, phthalocyanine, dyes having a purphyrin skeleton such as tetraphenylporphine, azulene dyes having squarylium groups and croconic methine groups as bonding chains, and quinoline , cyanine-based similar dyes in which two nitrogen-containing heterocycles such as benzothiazole and benzoxazole are bonded through a squarylium group and a croconic methine group, or cyanine dyes, fused polycyclic aromatics such as anthracene and pyrene, and aromatic rings. and a chain compound in which a ring compound is polymerized with a multi-ring compound, and a polymer of diacetylene group, furthermore, a derivative of tetraquinodimethane or tetrathiafulvalene, its analogue, and its charge transfer complex, or furthermore ferrocene, tris, etc. pyridine ruthenium. Examples include gold gi complex compounds such as complexes.

有機記録媒体の形成に関しては、具体的には蒸若法やク
ラスターイオンビーム法等の適用も可能であるが、v制
御性、容易性そして再現性から公知の従来技術の中では
LB法が極めて好適である。
Regarding the formation of organic recording media, it is possible to specifically apply the vaporization method, cluster ion beam method, etc., but the LB method is the most suitable among known conventional techniques due to v controllability, ease, and reproducibility. suitable.

このLB法によれば1分子中に疎水性部位と親水性部位
とを有する有機化合物の単分子膜またはその累積膜を基
板上に容易に形成することができ、分子オーダの厚みを
有し、かつ大面桔にわたって均一、均質な有機超薄膜を
安定に供給することができる。
According to this LB method, a monomolecular film of an organic compound having a hydrophobic site and a hydrophilic site in one molecule or a cumulative film thereof can be easily formed on a substrate, and has a thickness on the order of molecules, Moreover, it is possible to stably supply a uniform and homogeneous ultra-thin organic film over a large area.

LB法は、分子内に親木性部位と疎水性部位とを有する
構造の分子において、両者のバランス(両IA媒性のバ
ランス)が適度に保たれている時、分子は水面上で親水
性基を下に向けて単分子の層になることを利用して単分
子膜またはその累積膜を作成する方法である。
In the LB method, when a molecule has a structure that has a lignophilic site and a hydrophobic site within the molecule, the molecule becomes hydrophilic on the water surface when the balance between the two (balance between both IA media properties) is maintained appropriately. This is a method of creating a monomolecular film or a cumulative film thereof by utilizing the fact that the monomolecular layer is formed with the group facing downward.

疎水性部位を構成する基としては、一般に広く知られて
いる飽和及び不悠和炭化水素基や縮合多環芳香族基及び
鎖状多環フェニル基等の各種疎水基が挙げられる。これ
らは各々弔独又はその複数が組み合わされて疎水性部分
を構成する。一方、親木性部分の構成要素として最も代
表的なものは、例えばカルボキシル基、エステル基、酸
アミド基、イミド基、ヒドロキシル基、更にはアミン基
、(1,2,3級及び4級)等の親水性基等が挙げられ
る。これらも各々栄独又はその複数が組合わされて上記
分子の親木性部分を構成する。
Examples of the group constituting the hydrophobic moiety include various hydrophobic groups such as saturated and unsustainable hydrocarbon groups, condensed polycyclic aromatic groups, and chain polycyclic phenyl groups, which are generally widely known. Each of these or a combination thereof constitutes a hydrophobic portion. On the other hand, the most typical constituent elements of the wood-philic moiety are, for example, carboxyl groups, ester groups, acid amide groups, imide groups, hydroxyl groups, and amine groups (1, 2, tertiary, and quaternary). Examples include hydrophilic groups such as. Each of these or a combination of these forms the parent part of the above molecule.

これらの疎水性基と親水性基をバランス良く併有し、か
つ適度な大きさをもつπ電子系を有する色素分子であれ
ば、水面上で単分子膜を形成することが可ス駈であり、
本発明に対して極めて好適な材料となる。
If a dye molecule has a well-balanced combination of these hydrophobic and hydrophilic groups and a π-electron system with an appropriate size, it is possible to form a monomolecular film on the water surface. ,
This is an extremely suitable material for the present invention.

具体例としては、例えば下記の如き分子等が挙げられる
Specific examples include the following molecules.

[I] クロコニックメチン色素 くするために導入された長鎖アルキル基で、その炭素数
nは5<n<30が好適である。
[I] A long-chain alkyl group introduced to make the croconic methine dye, and its carbon number n is preferably 5<n<30.

以上具体例として挙げた化合物は基本構造のみであり、
これら化合物の種々な置換体も本発明において好適であ
ることは言うにおよばない。
The compounds mentioned above as specific examples are only basic structures,
Needless to say, various substituted forms of these compounds are also suitable in the present invention.

[11] スクアリリウム色素 [I]で挙げた化合物のクロコニックメチン基を下記の
構造を持つスクアリリウム基で置き換えた化合物。
[11] Squarylium dye A compound in which the croconic methine group of the compound listed in [I] is replaced with a squarylium group having the following structure.

(以下余白) ここでR1は前述のσ電子準位をもつ群に相当したもの
で、しかも水面上で単分子膜を形成しやす[II[] ポリフ ィ リ ン系色素化合物 R= 0CH(COOH)CnH2n−+   5 <
 n < 25M=H2,Cu、 Ni、 Zn、 A
l2−CP、 5iCR2及び希土類金属イオン CH3 −CH2NHG3)+7 M=H2,Cu、旧、 AR−C12゜希土類金属イオ
ン 5i(J’?及び Br− R= CnH2n、+    5 < n <25M=
82.CLI、旧、 Zn、 AP−C1,5iCf!
?及び希土類金属イオン Rは単分子膜を形成しやすくするために導入されたもの
で、ここで挙げた置換基に限るものではない。又、R1
−Ra、Rは前述したσ電子準位をもつ群に相当してい
る。
(Left below) Here, R1 corresponds to the group with the above-mentioned σ electron level, and moreover, it is easy to form a monomolecular film on the water surface [II[] Polyphylline dye compound R = 0CH(COOH)CnH2n- + 5 <
n < 25M=H2, Cu, Ni, Zn, A
l2-CP, 5iCR2 and rare earth metal ion CH3 -CH2NHG3)+7 M=H2, Cu, old, AR-C12゜Rare earth metal ion 5i (J'? and Br- R= CnH2n, +5 < n < 25M=
82. CLI, old, Zn, AP-C1,5iCf!
? and rare earth metal ion R are introduced to facilitate the formation of a monomolecular film, and are not limited to the substituents listed here. Also, R1
-Ra and R correspond to the group having the above-mentioned σ electron level.

[rV]縮合多環芳香族化合物 0OH CH3+CHzhC=C−C=C−f:CH2LXO<
n、m<20 但し n+m>10 又は親木基で一般的には一〇〇〇Hが用いられるが−O
H,−GONH2等も使用できる。
[rV] Fused polycyclic aromatic compound 0OH CH3+CHzhC=C-C=C-f:CH2LXO<
n, m<20, but n+m>10 or the parent tree, although 1000H is generally used, -O
H, -GONH2, etc. can also be used.

[VT]その他 Quinquethier+yl (以下余白) 尚、上記以外でもLH法に適している色素材料であれば
、本発明に好適なのは言うまでもない0例えば、近イト
研究が盛んになりつつある生体材料(例えばバクプリオ
ロトプシンやチトクロームC)や合成ポリペプチド(P
BLGなと)等も適用がH1f能である。
[VT]Other Quinquetier+yl (Hereinafter in the margin) It goes without saying that pigment materials other than those mentioned above that are suitable for the LH method are also suitable for the present invention. orotopsin and cytochrome C) and synthetic polypeptides (P
BLG etc.) can also be applied to H1f functions.

これらのπ電子準位を有する化合物の電気メモリー効果
は数十gm以下の膜厚のもので観測されているが、成膜
性、均一性の観点から15〜2000Aのj膜厚のもの
が好ましい。
The electrical memory effect of these compounds having a π electron level has been observed with a film thickness of several tens of gm or less, but from the viewpoint of film formability and uniformity, a film thickness of 15 to 2000 A is preferable. .

以上(1)〜(4)項に渡って述べた電気メモリー効果
を有する材料を支持する基板としては、電極としての性
格を有する必要があるが、1O−6(Ω・C[1)以上
の電導率を有する導電体であれば全て使用することがで
きる。即ちAu、 Pt、 Pd。
The substrate supporting the material having the electric memory effect described in items (1) to (4) above must have the characteristics of an electrode, but the Any conductor having electrical conductivity can be used. That is, Au, Pt, Pd.

Ag、 Ail、 In、 Sn、 Pb、 W等の金
属板やこれらの合金、或いはこれら金属や合金を蒸着し
たガラス。
Metal plates such as Ag, Al, In, Sn, Pb, and W, alloys thereof, or glass on which these metals and alloys are vapor-deposited.

セラミックス、プラスチック材料、又はSi(納品、ア
モルファス)やグラファイト、又、丈にはITO等の導
電性酸化物を始めとして数多くの材料が挙げられる・ く記録・再生装置の構成〉 第2図は本発明に於いてプローブ電極が、位置検出用の
ものと記録・再生用の2本有する場合の記録装置を示す
ブロック図である。第2図中、102及び103は各々
記録・再生用及び位ご検出に用いられるプローブ電極で
あり、これら2本のプローブ電極間の距離は、圧電素子
を用いたプローブ電極間隔微調節機構112により微調
節可能であるが、通常は一定の間隔に保たれる。 10
flはプローブ電流増幅器で、108はプローブ電流が
一定になるように圧電素子を用いた微動機構107.1
08を制御するサーボ回路である。113は記録・再生
用プローブ電極102と基板電極104との間に記録/
消去用のパルス電圧を印加するための電源である。
There are many materials including ceramics, plastic materials, Si (delivered, amorphous), graphite, and conductive oxides such as ITO. FIG. 2 is a block diagram showing a recording apparatus in which the invention has two probe electrodes, one for position detection and one for recording/reproduction. In FIG. 2, 102 and 103 are probe electrodes used for recording/reproducing and position detection, respectively, and the distance between these two probe electrodes is controlled by a probe electrode spacing fine adjustment mechanism 112 using a piezoelectric element. Although finely adjustable, they are usually kept at a constant interval. 10
fl is a probe current amplifier, and 108 is a fine movement mechanism 107.1 using a piezoelectric element to keep the probe current constant.
This is a servo circuit that controls 08. Reference numeral 113 indicates a recording/reproducing electrode between the recording/reproducing probe electrode 102 and the substrate electrode 104.
This is a power supply for applying a pulse voltage for erasing.

パルス電圧を印加するときプローブ電流が急激に変化す
るためサーボ回路109は、その間出力電圧が一定にな
るように、HOLD回路をONにするように制御してい
る。
Since the probe current changes rapidly when the pulse voltage is applied, the servo circuit 109 controls the HOLD circuit to be turned on so that the output voltage remains constant during that time.

]101fXY方向に一対のプローブ上極102.10
3を移動するための、XY走査駆動回路である。
]101f A pair of probe upper poles in the XY direction 102.10
This is an XY scanning drive circuit for moving the 3.

+14と115は、あらかじめ10−9 A程度のプロ
ーブ’lti:流が得られるようにプローブ電極102
.103と記録媒体1との距離を粗動制御したり、プロ
ーブ電極とノ、(板とのXY方向相対変位を大きくとる
(微動制御機構の範囲外)のに用いられる。
+14 and 115 are connected to the probe electrode 102 in advance so that a probe current of about 10-9 A can be obtained.
.. It is used to coarsely control the distance between the probe electrode 103 and the recording medium 1, or to increase the relative displacement between the probe electrode and the plate in the XY directions (outside the range of the fine movement control mechanism).

これらの各機構は、すべてマイクロコンピュータ118
により中央制御されている。また117は表示a器を表
わしている。
Each of these mechanisms is controlled by a microcomputer 118.
Centrally controlled by Further, 117 represents a display device.

また、圧7江素子を用いた移動制御における機械的性能
を下記に示す。
In addition, the mechanical performance in movement control using the pressure 7 element is shown below.

Z方向微動制御範囲 :0.1mm〜1μI2方向粗動
制御範囲 : 10 nra 〜IC1mmXY方向走
査範囲  : 0.Inm ” l g11xy方向粗
動制gl範囲: IOnm 〜10mts計l1lll
 、制御許容誤差 :<0.1n肩(微動制御時)計X
I4 、 V制御許容誤差 :<In層(粗動制御時)
く位置検出系〉 プローブ電極先端の曲率半径が小さくなり、高密度記録
が可能となると、この高密度化は記録面内方向(X−Y
方向)へのプローブ電極の走査精度並びに位置制御精度
に大きく依存する。ここでは、基準となる位置座標に対
応する記録媒体の位置で記録再生を行なっている。
Z-direction fine movement control range: 0.1 mm to 1 μI 2-direction coarse movement control range: 10 nra to IC1 mm XY direction scanning range: 0. Inm ” l g11XY direction coarse control gl range: IOnm ~10mts total l1llll
, Control tolerance: <0.1n shoulder (during fine movement control) Total X
I4, V control tolerance: <In layer (during coarse movement control)
Position detection system> As the radius of curvature of the tip of the probe electrode becomes smaller and high-density recording becomes possible, this increase in density will occur in the recording plane direction (X-Y
(direction) and position control accuracy of the probe electrode. Here, recording and reproduction are performed at a position on the recording medium corresponding to the reference position coordinates.

本発明の位置検出方法は、情報の記録・再生と同様、導
電性探針(プローブ電極)と導電性物質との間に電圧を
印加しつつ両者の距離をlnm程度に2近づけるとトン
ネル電流が流れることを利用している。トンネル電流は
、導体表面での仕事関数に依存するため、種々の表面電
子状73についての情報を読みとることができる。これ
を応用して規則的原子配列、あるいは又、任意に形成し
た基準となる原点を有する記録媒体に対し、係る規則的
原子配列、或いは又、基準原点を基に位と座標系を導入
し、係る位置座標系に対応する特徴的なトンネル電流の
変化を検出することにより位置検出を行うと共に、係る
位置検出結果を基に、係る位置座標系と相対的な位置関
係を示す記録媒体上の記録乃至は再生位置を特定すると
共に、係る記録・再生位置上へのブは−ブ電極の位置制
御を行うものである。
Similar to the recording and reproducing of information, the position detection method of the present invention applies a voltage between a conductive probe (probe electrode) and a conductive substance, and when the distance between the two approaches 2 nm, a tunnel current is generated. It takes advantage of the flow. Since the tunneling current depends on the work function at the conductor surface, information about various surface electronic states 73 can be read. Applying this, to a recording medium having a regular atomic arrangement or an arbitrarily formed reference origin, a position and a coordinate system are introduced based on the regular atomic arrangement or the reference origin, Position detection is performed by detecting a characteristic change in tunnel current corresponding to the position coordinate system, and a record on a recording medium indicating the relative positional relationship with the position coordinate system based on the position detection result. In addition to specifying the playback position, the position of the -blade electrode on the recording/playback position is controlled.

この時の座標軸と記録位置との位置関係を示す模式図が
第3図である。即ち、座標軸上の目盛としての位置情報
(A−I)は記録位置(A’〜I′)と常に相対的な位
置関係(A−A’など)にある、従って位置情報A−I
を検出することにより、必ずA′〜工′の記録位置を特
定できる訳である。この際、座標軸の各点(目盛)と記
録位置とは必ずしも一義的な相対配置をとる必要はない
(例えば位置情報Aに対応する記録位置がA′の他にA
′、A〜・・・などと複数以上存在する)が。
FIG. 3 is a schematic diagram showing the positional relationship between the coordinate axes and the recording position at this time. That is, the positional information (A-I) as a scale on the coordinate axis is always in a relative positional relationship (A-A', etc.) with the recording position (A' to I'), and therefore the positional information A-I
By detecting , the recording positions of A' to A' can always be specified. At this time, each point (scale) of the coordinate axis and the recording position do not necessarily have to have a unique relative arrangement (for example, if the recording position corresponding to position information A is A',
', A~..., etc.).

一義的(l:1対応)である方が精度上好ましい、また
、座標軸は一本である必要はなく、必要に応じて複数個
使用される他、1次元である必要もなく、2次元(、f
i!目状)であっても良い、この場合2次元座標系の各
格子点に対応して、記録位置も2次元に配置される。
It is preferable for accuracy to be unambiguous (corresponding to l:1), and the coordinate axes do not need to be one, but multiple coordinates may be used as necessary. , f
i! In this case, recording positions are also arranged two-dimensionally corresponding to each grid point of the two-dimensional coordinate system.

く座標軸〉 本発明に用いられる位置検出系としての座標軸は規則的
原子配列、及び又は任意に形成した基べ勾点を用いて形
成される。係る規則的原子配列としては、予め格子間距
離がわがっている導電性材料、即ち各種金属やグラファ
イト単結晶等を利用することができる他、本発明で利用
されるトンネル電流はnAA程度大きさである為、上記
導電性材ネ′1はlQ−IQ (Ω・C[り以上の電導
率を有していればよく、従ってシリコン等のいわゆる半
導体物の単結晶を用いることもできる。これらの内、代
表例として金属試料を考える。今、距離zだけ離れたプ
ローブ電極と上記金属試料との間に、仕事関数φより低
い電圧Vを印加すると、電子はポテンシャル障壁をトン
ネルすることが知られている。トンネル電流密度JTを
自由電子近似で求めると、Jr=(βV / 2 π入
Z)exa(2Z/入)川(+)の様に表わすことがで
きる。
Coordinate axes> The coordinate axes of the position detection system used in the present invention are formed using a regular atomic arrangement and/or arbitrarily formed base points. As such a regular atomic arrangement, conductive materials with predetermined interstitial distances, such as various metals and graphite single crystals, can be used, and the tunnel current used in the present invention has a magnitude of about nAA. Therefore, the conductive material '1 need only have a conductivity of 1Q-IQ (Ω・C) or more, and therefore, a single crystal of a so-called semiconductor such as silicon can also be used. Let us consider a metal sample as a typical example.Now, we know that when a voltage V lower than the work function φ is applied between the probe electrode and the metal sample, which are separated by a distance z, electrons tunnel through the potential barrier. When the tunnel current density JT is determined by free electron approximation, it can be expressed as Jr=(βV/2πinput Z)exa(2Z/input)kawa(+).

但し入= h/ Fr1T:金属の外の真空中又は大気
中での波動関数の 減衰距離 h = r / 2π:  rニブランク定数m :′
電子の質量 β=e2/h  :  e:電子電荷 式(1)に於いて、2=2cと一定の値とすれば、トン
ネル電流密度、+rは基準原子配列の仕事関数φに応じ
変化する。従ってプローブ電極を係る金属試ネ4面上、
2=2.に保ちつつ任意の直線方向に走査させれば金属
原子配列に従って周期的にトンネル電流が変化する。こ
こで、格子定数が予めわかっている金属試料を用いた場
合、任意の結晶面上の成る格子点を基準とした任意の方
向の原子配タク状態は自明であり、係る方向へプローブ
電極を走査させた場合に得られる周期的トンネル電流の
変化は十分に予測し得る。従って係るトンネル電流変化
の予測値と実際にプローブ電極を走査して得られたトン
ネル電流変化の測定値とが等しい値をとる様にプローブ
電極の走査方向を補正すれば、プローブ電極の動きは、
試料の原子配列に沿ったものになる。即ち、原子配列を
座標軸とみなせば、プローブ電極はこの座標軸上を移動
することになる。今、この座標軸上のプローブ電極が一
定の方向に一定の距離丈離れた位置に移動でき、かつ移
動先が記録・再生可能な領域であるとすると、座標軸上
の各点に1=1対応した位置で記録・再生が可能となる
。この場合、プローブ電極が座標軸と記録領域間を移動
する必要は必ずしもなく、例えば座標軸上を動くプロー
ブ電極(位置検出用プローブ電極)に対して、一定の位
置に記録・再生用プローブ電極を用意し、両者を連動さ
せる等の方法を用いてもよい。
However, input = h/Fr1T: Attenuation distance of the wave function in vacuum or air outside the metal h = r/2π: r blank constant m:'
Mass of electron β=e2/h: e: Electron charge In equation (1), if 2=2c is a constant value, the tunnel current density +r changes depending on the work function φ of the reference atomic arrangement. Therefore, on the 4th surface of the metal test tube related to the probe electrode,
2=2. If the tunnel current is scanned in an arbitrary linear direction while maintaining the current, the tunnel current changes periodically according to the metal atomic arrangement. Here, when using a metal sample whose lattice constant is known in advance, the atomic arrangement state in any direction based on the lattice points on any crystal plane is obvious, and the probe electrode can be scanned in that direction. The changes in the periodic tunneling current obtained when Therefore, if the scanning direction of the probe electrode is corrected so that the predicted value of the tunnel current change and the measured value of the tunnel current change obtained by actually scanning the probe electrode are equal, the movement of the probe electrode is
It follows the atomic arrangement of the sample. That is, if the atomic arrangement is regarded as a coordinate axis, the probe electrode will move on this coordinate axis. Now, if the probe electrode on this coordinate axis can move to a position a certain distance away in a certain direction, and the movement destination is an area where recording and playback can be performed, then 1=1 corresponds to each point on the coordinate axis. Recording and playback are possible at the specified location. In this case, it is not necessarily necessary for the probe electrode to move between the coordinate axes and the recording area; for example, a recording/reproducing probe electrode may be prepared at a fixed position with respect to a probe electrode (probe electrode for position detection) that moves on the coordinate axis. , a method such as linking the two may be used.

何れにせよ、記録領域でのプローブ電極の位置、即ち記
録位置を金属試料の結晶格子を利用した座標軸に対して
一義的に定めることができる。
In any case, the position of the probe electrode in the recording area, that is, the recording position, can be uniquely determined with respect to the coordinate axis using the crystal lattice of the metal sample.

以上より、記録媒体表面の一部又は全てが規則的原子配
列を有し、かつその配列状態が既知である場合には、係
る原子配夕喀の結晶格子を利用した座標軸に対して一義
的な相対関係を示すX−Y座標系を持つ記録領域を設定
することができる。
From the above, if a part or all of the surface of the recording medium has a regular atomic arrangement and the arrangement state is known, then It is possible to set a recording area having an X-Y coordinate system that indicates relative relationships.

位置検出用の座標軸としては、他に試料面に凹凸を作っ
たり、他原子をイオン注入する等して人為的に基準とな
る点を複数個作り、これらを位置座標とすることもでき
る。然し、座標軸としての精度は前記原子配列を利用し
たものに比較すると劣る。
As the coordinate axes for position detection, it is also possible to artificially create a plurality of reference points by making irregularities on the sample surface or implanting other atoms into ions, and use these points as the position coordinates. However, the accuracy as a coordinate axis is inferior to that using the atomic arrangement.

以上の様にして、記録媒体上に位置座標を設定すると共
に、位置座標に対応する各点での記録・再生が可能であ
ることを示したが、実際の記録・再生に当ってはその開
始点を明確にする必要がある。即ち、座標軸に基準とな
る原点を設ける必要がある。基準原点としては、座標軸
上にエツチング等の手法により凹凸を設けたり、イオン
注入等を行って記録媒体の表面状態を改ざんすることに
よって導入することもできるが、既に述べた様に原子配
列を用いた座標軸の原点として用いるにはその精度に欠
ける。令弟3図に於いて座標軸上のA点を基準原点とし
て選ぶ場合、A点を識別するのとA点と一義的な相対位
置関係にある記録領域上のA′点を識別するのとは同じ
ことである。即ち、A′点が識別できれば座標軸及び座
標軸上の各点の位置は一義的に定まる。A′点に基準原
点を設定する手法としては、記録の書き込み方法と同様
の手法により、A′点に原点としての情報を入力するの
が精度的にも、又作成が容易である点に於いても優れる
。なお係る基準原点は1点に限る必要はなく、記録領域
の拡大等必要に応じて複数個形成してもよい。
As described above, we have shown that it is possible to set positional coordinates on a recording medium and record/playback at each point corresponding to the positional coordinates. A point needs to be made clear. That is, it is necessary to provide an origin serving as a reference on the coordinate axes. The reference origin can be introduced by creating irregularities on the coordinate axes using a method such as etching, or by tampering with the surface condition of the recording medium by performing ion implantation, etc., but as already mentioned, it is possible to introduce the reference origin by using the atomic arrangement. It lacks precision to be used as the origin of the coordinate axes. When selecting point A on the coordinate axis as the reference origin in Figure 3, what is the difference between identifying point A and identifying point A' on the recording area that has a unique relative positional relationship with point A? It's the same thing. That is, if point A' can be identified, the coordinate axes and the positions of each point on the coordinate axes are uniquely determined. The method for setting the reference origin at point A' is to enter the information as the origin at point A' using the same method as the recording writing method because it is accurate and easy to create. Excellent even if Note that the reference origin need not be limited to one point, and a plurality of reference origins may be formed as necessary, such as when expanding the recording area.

前述した電気メモリー材料と、その支持基板(電極)と
の組み合わせにより本発明の記録媒体はa成されるが、
座標軸として原子配列を用いる場合、係る電気メモリー
材料自体の原子配列はその規則性に劣る場合が多く、座
標軸としての利用は余り好ましくない、従って、基板に
金属、結晶Si、グラファイト等の規則的原子配列を有
する材料を用いた上で、その一部を電気メモリー材料未
堆積とし、係る箇所の基板原子配列を座標軸として利用
することが望ましい。
The recording medium of the present invention is formed by a combination of the above-mentioned electric memory material and its supporting substrate (electrode);
When using the atomic arrangement as a coordinate axis, the atomic arrangement of the electric memory material itself is often inferior in its regularity, so it is not preferable to use it as a coordinate axis. It is desirable to use a material having an arrangement, leave a part of the material on which the electrical memory material is not deposited, and use the substrate atomic arrangement at such a location as a coordinate axis.

以下、本発明について、実施例により詳細な説明を行な
う。
Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to Examples.

[実施例] 実施例1 第2図に示す記録再生装置を用いた実施例を以下に述べ
る。
[Example] Example 1 An example using the recording/reproducing apparatus shown in FIG. 2 will be described below.

プローブ電極102.103は、以下の方法で製作した
。第4〜6図で説明を行なう、第4図は、完成された単
結晶プローブ(プローブ電極)の平面図であり、第5図
(a)〜(e)は、第4図のa−a線に沿う主要な製造
工程の断面図、第6図(a)〜(e)は、第4図のb−
b線に沿う主要な製造工程の断面図である。
Probe electrodes 102 and 103 were manufactured by the following method. FIG. 4 is a plan view of the completed single crystal probe (probe electrode), and FIGS. 5(a) to (e) are a-a in FIG. 6(a) to (e) are cross-sectional views of the main manufacturing steps along the line b-- of FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the main manufacturing process along line b.

第4図、第5図に示されるように、本実施例の単結晶プ
ローブは、シリコン基板27上に形成されたシリコン酸
化(SiO2)膜28上に、異種材料片21および22
とこの異種材料片21をもとにして形成されたタングス
テン(W)からなる単結晶プローブ23とが設けられて
おり、さらに、この単結晶プローブ23の近傍には、プ
ローブ電流を増幅するためのMOS )ランジスタ39
が設けられている。このMOSトランジスタ39は、異
種材料片22をもとにしで形成されたタングステンから
なる多結晶ゲート電極24と、アルミニウム(AIりか
らなるソース電極26およびドレイン電極25と、ルテ
ニウム等の材料からなる薄膜抵抗33とを有している0
本実施例で使用された異種材料片21はIIL11角の
大きさであり、後述する製造方法により製造した結果、
先端径が0.11L+mオーダー以下のきわめて微細な
単結晶プローブ23が得られた。また、従来例では、プ
ローブにより検出されるプローブ電流は10−9 Aオ
ーダーであったものが、MOS )ランジスタで増幅す
ることにより10−’Aオーダーのプローブ電流が得ら
れた。また、単結晶プローブ23により検出されたプロ
ーブ電流を基板外部へ導出することなくただちに増幅す
るため、基板外部へプローブ電流を導出した後増幅して
いた従来例に比べ、S/N比を格段に向上させることが
できた。また、本実施例の微小プローブを使用したST
Mにより炭素の臂開面を観察した結果、原子レベルで鮮
明に観察することができ、本実施例の微小プローブが十
分、実用に耐えるものであることを確認できた。
As shown in FIGS. 4 and 5, the single crystal probe of this embodiment has dissimilar material pieces 21 and 22 on a silicon oxide (SiO2) film 28 formed on a silicon substrate 27.
A single crystal probe 23 made of tungsten (W) formed based on this dissimilar material piece 21 is provided, and a probe 23 for amplifying the probe current is provided near the single crystal probe 23. MOS) transistor 39
is provided. This MOS transistor 39 includes a polycrystalline gate electrode 24 made of tungsten formed based on a piece of different material 22, a source electrode 26 and a drain electrode 25 made of aluminum (AI), and a thin film made of a material such as ruthenium. 0 having a resistance of 33 and
The different material piece 21 used in this example has a size of IIL11 square, and was manufactured by the manufacturing method described later.
An extremely fine single crystal probe 23 with a tip diameter on the order of 0.11 L+m or less was obtained. Further, in the conventional example, the probe current detected by the probe was on the order of 10-9 A, but by amplifying it with a MOS transistor, a probe current on the order of 10-'A was obtained. In addition, since the probe current detected by the single crystal probe 23 is amplified immediately without being led out to the outside of the substrate, the S/N ratio is significantly improved compared to the conventional example in which the probe current is led out to the outside of the board and then amplified. I was able to improve it. In addition, ST using the microprobe of this example
As a result of observing the open plane of carbon using M, it was possible to clearly observe it at the atomic level, and it was confirmed that the microprobe of this example was sufficiently durable for practical use.

次に、第4図の微小プローブの製造方法について説明す
る。
Next, a method for manufacturing the microprobe shown in FIG. 4 will be explained.

まず、第5図(a)および第6図(a)に示すように、
p型シリコン半導体基板27を用意し、その−主表面に
シリコン酸化(SiO2)膜2日を形成した後、>IQ
s トランジスタ39の形成領域にアンチモン(sb)
を拡散して、それぞれソースおよびドレイン領域となる
n゛拡散層29.30を形成した0次に、第5図(b)
および第6図(b)に示すように、シリコン酸化膜2日
上に、シリコンを真空蒸着法により電植し、フォトリン
グラフィ技術を用いて加工することによりIB角の異種
材料片21および基板27の長手方向に延在する異種材
料片22を形成した。
First, as shown in FIG. 5(a) and FIG. 6(a),
After preparing a p-type silicon semiconductor substrate 27 and forming a silicon oxide (SiO2) film on its main surface for two days, >IQ
s Antimony (sb) in the formation region of the transistor 39
Figure 5(b)
As shown in FIG. 6(b), silicon is electroplanted on the silicon oxide film by vacuum evaporation and processed using photolithography, thereby forming a piece of different material 21 with an IB angle and a substrate. A dissimilar material piece 22 extending in the longitudinal direction of 27 was formed.

異種材料片21と異種材料片22との間隔は、形成しよ
うとする単結晶体の半径と同じ約50gmとした。
The distance between the different material pieces 21 and 22 was about 50 gm, which is the same as the radius of the single crystal to be formed.

次に、基板27を500℃に加熱された反応炉内に設置
し、1lIF6ガスおよびH2ガスの混合ガスを、圧力
1丁orrの減圧下で、それぞれ75cc/sinおよ
び10cc/鳳inの流量で流した。このようにすると
、シリコン酸化膜2日に比べてシリコンからなる異種材
料片21.22は核形成密度がはるかに大きいため、こ
れらの異種材料片21.22を中心としてタングステン
結晶が成長する。このとき、異種材料片21は、単一の
核だけが成長する程度に十分に微細であるため、異種材
料片21には単一の核が形成され、さらに、この核は単
結晶構造を保ちながら成長して、結果的に単結晶プロー
ブ23が形成された。一方、異種材料片22は単一の核
のみが成長するほど微細ではないため、この異種材料片
22にはタングステンからなる多結晶ゲート電極24が
成長した(第5図(C)、第6図(c))、次に、第5
図(d)および第6図(d)に示すように、多結晶ゲー
ト電極24をフォトリソグラフィ技術を用いて加工し、
所定の幅をもった多結晶ゲート電極24を得た0次に、
アルミニウム(AP)およびルテニウム等の薄膜抵抗材
料を蒸着し、フォトリングラフィ技術を用いて加工しK
O9)ランジスタ38のソース電極26、ドレイン電極
25、薄膜抵抗33を形成して、第5図(e)、第6図
(e)、第4図の初段増幅用MOSトランジスタ39を
有する微小プローブを得た0本実施例では、便宜上、異
種材料片21のサイズを1gm角と設定したが、スパッ
タ法、CVD法、真空蒸着法等を用いて異種材料を堆積
した後、xl、電子線、イオン線を用いた超微細加工技
術を用いて加工することにより、数pm以下、さらには
1p■以下の異種材料片21を形成することは可能であ
り、正確にプロセス条件をコントロールすれば、先端の
曲率が分子、原子レベルの単結晶プローブ23を得るこ
とができる。
Next, the substrate 27 is placed in a reactor heated to 500° C., and a mixed gas of 1l IF6 gas and H2 gas is fed under a reduced pressure of 1 orr at a flow rate of 75 cc/sin and 10 cc/in, respectively. It flowed. In this way, since the nucleation density of the pieces of different material 21 and 22 made of silicon is much higher than that of the silicon oxide film, tungsten crystals grow around these pieces of different material 21 and 22. At this time, the different material piece 21 is sufficiently fine that only a single nucleus grows, so a single nucleus is formed in the different material piece 21, and furthermore, this nucleus maintains a single crystal structure. As a result, a single crystal probe 23 was formed. On the other hand, since the foreign material piece 22 is not so fine that only a single nucleus grows, a polycrystalline gate electrode 24 made of tungsten has grown on this foreign material piece 22 (FIGS. 5(C) and 6). (c)), then the fifth
As shown in FIG. 6(d) and FIG. 6(d), the polycrystalline gate electrode 24 is processed using photolithography technology,
The 0th order obtained polycrystalline gate electrode 24 with a predetermined width,
Thin film resistive materials such as aluminum (AP) and ruthenium are deposited and processed using photolithography technology.
O9) Form the source electrode 26, drain electrode 25, and thin film resistor 33 of the transistor 38 to form a microprobe having the first-stage amplification MOS transistor 39 shown in FIGS. 5(e), 6(e), and 4. In this example, the size of the different material piece 21 was set to 1 gm square for convenience, but after depositing the different material using sputtering method, CVD method, vacuum evaporation method, etc., By processing using ultra-fine processing technology using wires, it is possible to form a piece of dissimilar material 21 of several pm or less, or even 1 pm or less, and if the process conditions are accurately controlled, it is possible to A single crystal probe 23 with a curvature at the molecular or atomic level can be obtained.

この単結晶プローブを、第2図に示す記録/再生装置の
プローブ電極102.103として用いた。このプロー
ブ電極102.103は記録媒体lの表面との距離(Z
)を制御するためのもので、電流を一定に保つように圧
電素子により、その距# (Z)は、各々独立に微動制
御されている。更に微動制御機構は距離(Z)を一定に
保ったまま面内(X 、 Y)方向にも微動制御できる
様に設計されている。然し、これらは従来公知の技術で
ある。
This single crystal probe was used as probe electrodes 102 and 103 of the recording/reproducing device shown in FIG. These probe electrodes 102 and 103 are located at a distance (Z) from the surface of the recording medium l.
), and the distance # (Z) is independently controlled by small movements using piezoelectric elements to keep the current constant. Furthermore, the fine movement control mechanism is designed to be able to perform fine movement control in the in-plane (X, Y) directions while keeping the distance (Z) constant. However, these are conventionally known techniques.

2本あるプローブ電極の内、位置検出用プローブ電極1
03は基板105の位置座標としての原子配列の検出に
用いられる。他方記録・再生用プローブ電極102は位
置検出用プローブ電極103とX。
Of the two probe electrodes, position detection probe electrode 1
03 is used to detect the atomic arrangement as the position coordinates of the substrate 105. On the other hand, the recording/reproducing probe electrode 102 is connected to the position detecting probe electrode 103.

Y方向に関して一定の位ii!It(プローブ電極間隔
微調節機構112を用いてその間隔を調節することがで
きる)に保持され、記録層101への記録・再生・消去
に用いられる。
A certain position ii in the Y direction! It (the interval can be adjusted using the probe electrode interval fine adjustment mechanism 112) is held and used for recording, reproduction, and erasing on the recording layer 101.

これら2本のプローブ電極は、互いに連動して面内(x
 、 y)方向へ微動制御できる様に設計されているが
、Z方向に対して各々独立に微動制御される。又、記録
媒体lは高精度のX−Yステージ118上に置かれ、任
意の位置に移動させることができる(x−y粗動機構)
。なお粗動機構のX−Y方向と微動機構のX−Y方向と
は、各移動制g9機構の精度の差に起因する誤差の範囲
内で一致させることができる。
These two probe electrodes interlock with each other in the plane (x
, y) direction, but the fine movement control is performed independently in the Z direction. Furthermore, the recording medium l is placed on a high-precision X-Y stage 118 and can be moved to any position (x-y coarse movement mechanism).
. Note that the X-Y direction of the coarse movement mechanism and the X-Y direction of the fine movement mechanism can be made to coincide within the range of error caused by the difference in accuracy of each movement control g9 mechanism.

次に本実施例で用いた記録媒体の詳細について述べる。Next, details of the recording medium used in this example will be described.

記録媒体の構成図を第7図に示す。直径1/2インチの
(111)面を出したP型Siウニ/\−(Bドープ0
.3■厚)を基板105として用1.%た。
A configuration diagram of the recording medium is shown in FIG. P-type Si sea urchin with (111) surface of 1/2 inch in diameter /\-(B doped 0
.. 3■ thickness) as the substrate 105.1. %Ta.

該基板は記録・再生装置のX−Yステージ+18上に設
置する際の方向性をほぼ一定にする目的で、B−B′点
で切断されている。なおり−B’点はSi結晶の[21
11方向にほぼ平行である0次にB−B′の中点から基
板中心に向って1−厘の位置を1 gra角、深さ0.
2μ腸にエツチングし、基準原点(粗)201を作成し
た。係る基準原点(粗)の作成法を以下に示す。
The substrate is cut at point B-B' for the purpose of making the directionality substantially constant when it is installed on the X-Y stage +18 of the recording/reproducing apparatus. Naori-B' point is [21
From the midpoint of the 0th order B-B', which is approximately parallel to the 11th direction, a position of 1-inch toward the center of the substrate is placed at a 1 gra angle and a depth of 0.
A 2μ intestine was etched to create a reference origin (rough) 201. The method for creating the reference origin (coarse) is shown below.

先ず、Si基板上に電子線レジストであるポリメタクリ
ル酸メチル(PMMA ;商品名0EBR−1000東
京応化工業■)を11の厚さに塗布し、電子線を加速電
圧20keV 、ビーム径0.i p、taφで1IL
11四方の大きさに描画した。その後、専用現像液を使
って電子線照射部を溶解させた。エツチングはCF4 
とH2の混合ガスを用いて圧力3Pa、放電電力too
 wで20分間スパッタエツチングした。その時のエツ
チング深さは0.2μ■であった。最後にメチルエチル
ケトンを使ってPMMAを溶解した。
First, polymethyl methacrylate (PMMA; trade name: 0EBR-1000 Tokyo Ohka Kogyo ■), which is an electron beam resist, is applied to a thickness of 11 mm on a Si substrate, and an electron beam is applied at an acceleration voltage of 20 keV and a beam diameter of 0.5 mm. i p, 1IL with taφ
It was drawn to a size of 11 squares. Thereafter, the electron beam irradiated area was dissolved using a special developer. Etching is CF4
Using a mixed gas of H2 and H2, the pressure was 3 Pa and the discharge power was too
Sputter etching was performed using w for 20 minutes. The etching depth at that time was 0.2μ. Finally, PMMA was dissolved using methyl ethyl ketone.

次に係る基板上、基準原点(粗)201近傍をマスキン
グした後、下引き層としてCrを真空蒸着法により厚さ
50A堆積させ、更にAuを同法により400A蒸着し
て基板電極104とした。
Next, after masking the vicinity of the reference origin (coarse) 201 on the substrate, Cr was deposited as an undercoat layer to a thickness of 50 A using a vacuum evaporation method, and Au was further deposited to a thickness of 400 A using the same method to form a substrate electrode 104.

次に係るAu電極上にスクアリリュウムービス−6−オ
クチルアズレン(以下5OAZと略す)のLB膜(8層
)を積層し、記録層101 とした、以下、記録層形成
方法について述べる。先ず5OAZを儂度0.2mgI
鳳pで溶かしたベンゼン溶液を20℃の水相上に展開し
、水面上に単分子膜を形成した。溶媒の蒸発を待ち、係
る単分子膜の表面圧を20mN/mまで高め、更にこれ
を一定に保ちながら、前記基板を水面を横切る方向に速
度3 tars/分で静かに浸漬・引き上げを繰り返し
、5OAZ単分子膜の8層累植膜を基板電極104上に
形成させた。
Next, an LB film (eight layers) of squaryrymubis-6-octyl azulene (hereinafter abbreviated as 5OAZ) was laminated on the Au electrode to form a recording layer 101. The method for forming the recording layer will be described below. First, take 5OAZ at 0.2mgI
A benzene solution dissolved with Otori P was spread on the water phase at 20°C to form a monomolecular film on the water surface. Waiting for the solvent to evaporate, increasing the surface pressure of the monomolecular film to 20 mN/m, and while keeping this constant, the substrate was gently immersed and pulled up in a direction across the water surface at a speed of 3 tars/min, and An 8-layer stack of 5OAZ monolayers was formed on the substrate electrode 104.

以上により作成された記録媒体1を用いて、記録・再生
の実験を行った。
Recording/reproducing experiments were conducted using the recording medium 1 created as described above.

以下その詳細を記す。The details are described below.

5OA28層を累積した記録層101を持つ記録媒体1
の基板の切り欠き、B−B’方向を所定の方向に合わせ
て、X−Yステージ118の上に置いた。
Recording medium 1 having a recording layer 101 in which 5OA28 layers are accumulated
The cutout of the substrate was placed on the XY stage 118 with the BB' direction aligned with a predetermined direction.

次にB−B’から1層程度基板内側の位置に位置検出用
プローブ電極102を動かし1位置検出用プローブ電極
とSi基板105との間にO,S Vのプローブ電圧を
印加した上で、X−Y方向微動機構11o。
Next, move the position detection probe electrode 102 to a position about one layer inside the substrate from B-B', apply a probe voltage of O, SV between the first position detection probe electrode and the Si substrate 105, and then X-Y direction fine movement mechanism 11o.

111のX方向をB−B’にほぼ平行な方向に仮に合わ
せた後、長さIILmに渡って走査させた6次にY方向
(X方向に直角方向)にもIBに渡り走査させた。この
時X−Y座標軸のとり方を種々変化させて表面状態の測
定を繰り返し、得られたSi原子の配列ピッチが各々6
.85A及び3.84Aに最も近い値をとる様に調整し
た。係る調整により、X・Y方向微動機構のX軸はSi
基板の[2111方向にY軸は[011]方向に合致し
ている。この時同時に粗動機構のX−Y方向が、調整し
た微動機構のX・Y方向と粗動機構の制御誤差範囲内で
一致する様に調整した0次にX−Y方向に関して粗動機
構を用いて位置検出用プローブ電極を走査し基準原点(
粗)201の位置を検出した。係る基準原点(a) 2
01の中心から、Z mmY軸方向に沿って基板中心部
に向った位置で、微小移動機構を用いて、Siの格子点
を検出した。係る格子点(第8図の0点)を位置座標軸
原点301とし、X方向([21!]方向)に位置検出
用プローブ電極103を走査した。この際Siの[21
11方向に関しての各格子点を確認することにより、方
向力制御補正及び位置座標(格子ピッチ)の確認を行っ
た。係る操作に於て、位置検出用プローブ電極103に
連動して記録・再生用プローブ電極+02も記録層10
1上を移動している。本実施例においては、両プローブ
電極間距離はY軸方向に3II!1であった。係る記録
・再生用プローブ電極102を用いて所望の情報の記録
を行ったが、実際の記録に先立って、位置座標軸原点3
01に対応する記録位置(第8図C′点)に基準原点(
微)303を設けた。係る基準原点(微)は記録層10
1の電気メモリー効果を利用して形成される。即ち、記
録・再生用プローブ電極102とAu電極104との間
に1.OVのプローブ電圧を印加し、プローブ電流Ip
が1O−9Aになる様にZ軸方向微動制御機構107を
用いて、記録・再生用プローブ電極102と記録層10
1表面との距離(Z)を調整した0次に記録・再生用プ
ローブ電極102を+側、Au電極104を一側にして
、電気メモリー材料(SOAZ 、 LH膜8層)が低
抵抗状態(ON状態)に変化する閾値電圧Vth ON
以上の矩形パルス電圧(18V 、 0.1μs)を印
加し、 ON状態を生じさせた。記録・再生用プローブ
電極102と記録層101 との距離(Z)を保持した
まま、記録・再生用プローブ電極102 とAu電ai
間104 とのFIJIに+、OVのプローブ電圧を印
加してプローブ電流I。
After temporarily aligning the X direction of No. 111 to a direction substantially parallel to BB', the sixth scan was performed over a length IILm, and then the Y direction (direction perpendicular to the X direction) was also scanned over IB. At this time, the measurement of the surface condition was repeated by changing the way the X-Y coordinate axes were taken, and the obtained arrangement pitch of Si atoms was 6 for each.
.. Adjustments were made to take values closest to 85A and 3.84A. With this adjustment, the X axis of the X/Y direction fine movement mechanism is
The Y axis coincides with the [2111] direction of the substrate and the [011] direction. At this time, at the same time, adjust the coarse movement mechanism in the 0th order X-Y direction so that the X-Y direction of the coarse movement mechanism matches the adjusted X and Y directions of the fine movement mechanism within the control error range of the coarse movement mechanism. to scan the position detection probe electrode and find the reference origin (
The position of 201 (rough) was detected. The reference origin (a) 2
A lattice point of Si was detected using a minute movement mechanism at a position from the center of 01 toward the center of the substrate along the Z mm Y-axis direction. The position detection probe electrode 103 was scanned in the X direction ([21!] direction) with such a grid point (point 0 in FIG. 8) as the origin 301 of the position coordinate axis. At this time, Si [21
By confirming each grid point in 11 directions, directional force control correction and position coordinates (grid pitch) were confirmed. In this operation, the recording/reproducing probe electrode +02 is also connected to the recording layer 10 in conjunction with the position detecting probe electrode 103.
It is moving above 1. In this example, the distance between both probe electrodes is 3II! in the Y-axis direction! It was 1. Although desired information was recorded using the recording/reproducing probe electrode 102, prior to actual recording, the position coordinate axis origin 3
01 (point C' in Figure 8) is the reference origin (
303 was established. The reference origin (fine) is the recording layer 10
It is formed using the electrical memory effect of 1. That is, between the recording/reproducing probe electrode 102 and the Au electrode 104 1. A probe voltage of OV is applied, and a probe current Ip
Using the Z-axis direction fine movement control mechanism 107, the recording/reproducing probe electrode 102 and the recording layer 10 are
The electric memory material (SOAZ, 8 layers of LH film) is placed in a low resistance state (with the zero-order recording/reproducing probe electrode 102 whose distance (Z) to the 1st surface has been adjusted on the + side and the Au electrode 104 on the other side). threshold voltage Vth that changes to ON state)
The above rectangular pulse voltage (18 V, 0.1 μs) was applied to produce an ON state. While maintaining the distance (Z) between the recording/reproducing probe electrode 102 and the recording layer 101, the recording/reproducing probe electrode 102 and the Au electrode
A probe voltage of +OV is applied to FIJI between 104 and probe current I.

を測定したところ0.5mIA程度の電流が流れ、 O
N状態となっていることが確かめられた0以上の操作に
より、基準原点(微)303とした。この時10n層角
の記録層領域をON状態にすることにより基準原点(微
)303に関する原点としての位置情報と、後に書き込
まれる記録情報とが混同して再生されない様にしたが(
第8図)、基準原点(微)3o3の形状は何ら本実施例
の形状に限られるものではない。
When I measured it, a current of about 0.5mIA flowed, and O
The reference origin (fine) 303 was determined by performing 0 or more operations that confirmed the N state. At this time, by turning on the recording layer area of 10n layer angle, the positional information as the origin regarding the reference origin (fine) 303 and the recorded information written later were prevented from being confused and reproduced (
(FIG. 8), the shape of the reference origin (fine) 3o3 is not limited to the shape of this embodiment.

次に位置検出用プローブ電極103を格子点を確認し乍
ら[2111方向に走査させ、15ピツチ毎(9,98
nm)に同時に連動して動いている記録・再生用プロー
ブ電極103を用いて記録を行った。従って記録点30
4のピッチも9.98nmであった(第8図)、係る記
録は、基準原点(微)303の形成と同様の手法に因り
、記録層(SOAZ、 LB膜8層)101にONg 
態とOFF状態(記録前の高抵抗状態)とを作ることに
より行なった。
Next, the position detection probe electrode 103 is scanned in the [2111 direction while checking the lattice points, and every 15 pitches (9, 98
Recording was performed using a recording/reproducing probe electrode 103 that moved in conjunction with the wavelength (nm). Therefore record point 30
The pitch of 4 was also 9.98 nm (FIG. 8). Such recording was performed using the same method as that for forming the reference origin (fine) 303, and ONg was applied to the recording layer (SOAZ, 8 layers of LB film) 101.
This was done by creating a state and an OFF state (high resistance state before recording).

上記の工程を経て形成された記録済み記録媒体を一桐記
録・再生装置から取外した後、再度X・Yステージ11
8上に設置し、再生実験を行った。
After removing the recorded recording medium formed through the above steps from the Ichigiri recording/playback device, it is placed on the X/Y stage again.
8, and a playback experiment was conducted.

先づ記録時と同じく、位置制御系のX−Y方向をSi格
子を利用して各々[2111及び[(1111方向に合
わせた後、x−Y方向に関して粗動機構を用いて位置検
出用プローブ電極103を走査させ、基準原点(粗)2
01の位置を検出した。係る基準原点(粗) 201を
基に、粗動及び微動機構を用いて記録・再生用プローブ
電極102を走査させ基準原点(微)303の位置を検
出した。この時同時に位置検出用プローブ電極103が
、Si格子点上(位置座標軸原点301)にあることを
確認した。この際、ずれていれば微動機構を用いて、X
−Y座標系を補正し、位置検出用プローブ電極103と
Si格子点とが一致する様調整した0次に、位置検出用
プローブ電極+03 とAu電極104 との間にo、
e vのプローブ電圧を印加し、Si格子点の位置を検
出し乍ら[21+]方向(X軸方向)に走査させた。こ
の時同時に連動している記録・再生用プローブ電極10
2とAu電極104 との間に1.OVのプローブ電圧
を印加し、各記録点でのON状態、若しくはOFF状態
に基づくプローブ電流量の変化を直接読み取るか、或い
はプローブ′WL流■。が一定になる様に記録・再生用
プローブ電極102を走査させた際の、該記録・再生用
プローブ電極102と記録層101表面との距#、Zの
変化をサーボ回路108を通して読み取ることにより、
記録情報の再生を行った。
First, as during recording, the X-Y direction of the position control system is adjusted to the [2111 and [(1111) directions using the Si grating, and then the position detection probe is moved using the coarse movement mechanism in the X-Y direction. Scan the electrode 103 to find the reference origin (coarse) 2
The position of 01 was detected. Based on the reference origin (coarse) 201, the recording/reproducing probe electrode 102 was scanned using coarse and fine movement mechanisms to detect the position of the reference origin (fine) 303. At this time, it was confirmed that the position detection probe electrode 103 was located on the Si lattice point (position coordinate axis origin 301). At this time, if there is a deviation, use the fine movement mechanism to
-The Y coordinate system is corrected and adjusted so that the position detection probe electrode 103 and the Si lattice point match.
A probe voltage of ev was applied to detect the position of the Si lattice point while scanning in the [21+] direction (X-axis direction). At this time, the recording/reproducing probe electrodes 10 are interlocked at the same time.
2 and the Au electrode 104. Apply a probe voltage of OV and directly read the change in the amount of probe current based on the ON state or OFF state at each recording point, or use the probe 'WL flow'. When the recording/reproducing probe electrode 102 is scanned so that
Recorded information was played back.

この時の再生速度は、従来のタングステン探針等を使用
した時よりもほぼ1桁速くすることが可能であった。
The reproduction speed at this time could be made approximately one order of magnitude faster than when using a conventional tungsten probe or the like.

記録容量を増やすためにプローブ電極102を複数設け
、各プローブ電極で記録再生を行なうことも可能である
In order to increase the recording capacity, it is also possible to provide a plurality of probe electrodes 102 and perform recording and reproduction using each probe electrode.

なお、プローブ電圧を電気メモリー材料がON状態から
OFF状悪に変化する閾値電圧Vth OFF以上のI
OVに設定し、再び記録位置をトレースした結果、全て
の記録状態が消去されOFF状態に遷移したことも確認
した。
In addition, the probe voltage is set to a threshold voltage Vth at which the electric memory material changes from an ON state to an OFF state.
As a result of setting it to OV and tracing the recording position again, it was confirmed that all recorded states were erased and the state transitioned to the OFF state.

実施例2 次に別の実施例を示す、第10図におけるプローブ電極
102を選択堆積法によって製作を行なった。第9図(
A)のように、シリコン単結晶基板27を部分的にシリ
コン酸化膜28で清い、開口部31の開口径を1.21
とし、シリコン酸化膜28を完全に取り去り、シリコン
単結晶基板27の表面を露出させた。この基板の開口部
31に選択的にシリコンを成長させる選択エピタキシャ
ル成長(SEG)法で結晶形成を行なった(第9図(B
)〜(D))、その結果第9図(D)に示したようなフ
ァセットで囲まれた尖頭部を有する粒径15gmはどの
シリコン単結晶23が開口部31を中心に形成された。
Example 2 Next, in another example, the probe electrode 102 shown in FIG. 10 was manufactured by selective deposition. Figure 9 (
As shown in A), the silicon single crystal substrate 27 is partially covered with a silicon oxide film 28, and the opening diameter of the opening 31 is 1.21 mm.
Then, the silicon oxide film 28 was completely removed to expose the surface of the silicon single crystal substrate 27. Crystal formation was performed by a selective epitaxial growth (SEG) method in which silicon was selectively grown in the opening 31 of this substrate (Fig. 9 (B).
) to (D)), as a result, silicon single crystals 23 having a grain size of 15 gm and having a peak surrounded by facets as shown in FIG. 9(D) were formed around the opening 31.

このプローブ電極を用いて前記実施例と同様の記録再生
を行なった。
Using this probe electrode, recording and reproduction were performed in the same manner as in the previous example.

このプローブ電極+02は記録媒体lの表面との距#(
Z)を制御するためのもので、電流を一定に保つように
圧電素子により、その距am (7,)は微動制御され
ている。更に微動制御機構は距離(Z)を一定に保った
まま、面内(X、Y)方向にも微動制御できるように設
計されている。しかし、これらは従来公知の技術である
This probe electrode +02 has a distance #(
The distance am (7,) is controlled by a piezoelectric element to keep the current constant. Further, the fine movement control mechanism is designed to be able to perform fine movement control in the in-plane (X, Y) directions while keeping the distance (Z) constant. However, these are conventionally known techniques.

プローブ電極102は記録媒体面内の相対方向位置検出
及び、記録・再生・消去を行う為に用いられる。又、記
録媒体1は高精度のx−Yステージ114の上に惹かれ
、任意の位置に移動させることができる(X−Y粗動機
構)。なお、粗動機構のX、Y方向と微動機構のX、Y
方向とは各移動制御機構の精度の差に起因する誤差範囲
内で一致している。
The probe electrode 102 is used to detect the relative directional position within the surface of the recording medium and perform recording, reproduction, and erasing. Further, the recording medium 1 is attracted onto a high-precision x-y stage 114 and can be moved to an arbitrary position (X-y coarse movement mechanism). In addition, the X and Y directions of the coarse movement mechanism and the X and Y directions of the fine movement mechanism
The directions match within the error range caused by the difference in precision between the movement control mechanisms.

次に本実施例で用いた記録媒体の詳細について述べる。Next, details of the recording medium used in this example will be described.

記録媒体の構成図を第11図に示す、第11図(A)は
、本発明で用いた記録媒体の平面図で、第11図(B)
はそのA−A’断面図である。直径1/2インチの(1
11)面を出したP型Siウェハー(Bドープ0.3m
m厚)を基板104として用いた。
A configuration diagram of the recording medium is shown in FIG. 11. FIG. 11(A) is a plan view of the recording medium used in the present invention, and FIG. 11(B)
is a sectional view taken along line AA'. 1/2 inch diameter (1
11) P-type Si wafer with exposed surface (B-doped 0.3m
m thickness) was used as the substrate 104.

該基板は記録・再生装置のx−Yステージ114上に設
置する際の方向性をほぼ一定にする目的で、B−B’点
で切断されている。なお、B−B’点はSi結晶の[2
111方向にほぼ並行である。
The substrate is cut at point BB' in order to maintain substantially constant directionality when installed on the x-y stage 114 of the recording/reproducing apparatus. Note that the BB' point is the [2
It is almost parallel to the 111 direction.

次に、B−B’の中点から基板中心に向って1111の
位置を1gm角、深さ0.2終履にエツチングし、基準
原点(粗)を作成した。係る基準原点・(粗)の作成法
を以下に示す。
Next, a reference origin (coarse) was created by etching a position 1111 from the midpoint of B-B' toward the center of the substrate to a size of 1 gm square and a depth of 0.2 mm. The method for creating the reference origin (coarse) is shown below.

まず、Si基板上に電子線レジストであるポリメタクリ
ル酸メチル(PMMA、商品名0EBR−1000東京
応化工業■)をtg論の厚さに塗布し、電子線を加速電
圧20keV 、ビーム径0.1μmφでlpm四方の
大きさに描画した。その後、専用現像液を使って電子線
照射部を溶解した。エツチングは、GF4 とH2の混
合ガスを用いて圧力3Pa、放電電力100Wで20分
間スパッタエツチングした。そのときのエツチング深さ
は0.2隔■であった。最後にメチルエチルケトンを使
ってPMMAを溶解した。
First, polymethyl methacrylate (PMMA, product name 0EBR-1000 Tokyo Ohka Kogyo ■), which is an electron beam resist, is coated on a Si substrate to a thickness according to TG theory, and an electron beam is applied at an acceleration voltage of 20 keV and a beam diameter of 0.1 μmφ. It was drawn to a size of lpm square. Thereafter, the electron beam irradiated area was dissolved using a special developer. Etching was performed by sputter etching using a mixed gas of GF4 and H2 at a pressure of 3 Pa and a discharge power of 100 W for 20 minutes. The etching depth at that time was 0.2 cm. Finally, PMMA was dissolved using methyl ethyl ketone.

次に、係る基板上基準原点(粗)201近傍をマスキツ
プした後、下引き層としてCrを真空蒸着法により厚さ
50A堆積させ、更にAuを同法により400A蒸着し
て基板電極103とした。
Next, after masking the vicinity of the reference origin (rough) 201 on the substrate, Cr was deposited as an undercoat layer to a thickness of 50 A by vacuum evaporation, and Au was further deposited to a thickness of 400 A by the same method to form the substrate electrode 103.

次に、係るAu電極上にスクアリリウム−ビス−6−オ
クチルアズレン(以下5CIAZと略す)のI、B11
1(4層)を請層し、記録層101とした。以下、記録
層形成方法について述べる。先ず、5OAZを濃度0.
2mg/mi’で溶かしたベンゼン溶液を20℃の水相
上に展開し、水面上に単分子膜を形成した。溶媒の蒸発
を待ち、係る単分子膜の表面圧を20mN/mまで高め
、更にこれを一定に保ちながら前記基板を水面を横切る
方向に速度3+s■/分で静かに浸漬・引き上げを繰り
返し、 SO^Z単分子膜の4層累積膜を基板電極10
3上に形成させた。
Next, I, B11 of squarylium-bis-6-octylazulene (hereinafter abbreviated as 5CIAZ) was deposited on the Au electrode.
1 (4 layers) was layered to form a recording layer 101. The recording layer forming method will be described below. First, 5OAZ was added to a concentration of 0.
A benzene solution dissolved at 2 mg/mi' was spread on an aqueous phase at 20°C to form a monomolecular film on the water surface. After waiting for the solvent to evaporate, the surface pressure of the monomolecular film was increased to 20 mN/m, and while keeping this constant, the substrate was gently immersed and pulled out in a direction across the water surface at a speed of 3+s/min, and SO. The 4-layer cumulative film of ^Z monomolecular film is used as the substrate electrode 10.
3.

υ上により作成された記録媒体1を用いて、記録・再生
の実験を行った。
Recording/playback experiments were conducted using recording medium 1 created by υ.

以下、その詳細を記す。The details are described below.

5OAZ4層を累積した記録層101をもつ記録媒体l
の基板の切り欠きB−B’力方向所定の方向に合わせて
、x、Yステージ114の上に置いた。
A recording medium having a recording layer 101 that has four 5OAZ layers accumulated.
The notch B-B' of the substrate was placed on the x, Y stage 114 in alignment with the predetermined force direction.

次に、B−B’から1mm程度基板内側の位置にプロー
ブ電極102を動かし、プローブ電極とSi基板104
 との間に0.6Vのプローブ電圧を印加した上で、プ
ローブ微動機構107.109のX方向をB−B’にほ
ぼ平行な方向に仮に合わせた後、長さIJLIに亘って
走査させた。
Next, the probe electrode 102 is moved to a position about 1 mm inside the substrate from B-B', and the probe electrode and Si substrate 102 are
After applying a probe voltage of 0.6V between the .

次に、X方向(X方向に直角方向)にもlpmに亘り走
査させた。この時、X、Y座標軸のとり方を種々変化さ
せて表面状態の測定を繰り返し、得られたSi原子の配
列ピッチが各々6..85A及び3.84Aに最も近い
値をとる様に調整した。係る調整により微動機構のX軸
はSi基板の[2111方向に、Y軸は[0111方向
に合致している。
Next, scanning was also performed in the X direction (direction perpendicular to the X direction) over lpm. At this time, the measurement of the surface condition was repeated by changing the way the X and Y coordinate axes were taken, and the obtained arrangement pitch of Si atoms was 6. .. Adjustments were made to take values closest to 85A and 3.84A. Through such adjustment, the X axis of the fine movement mechanism matches the [2111 direction of the Si substrate, and the Y axis matches the [0111 direction].

この時同時に粗動機構のX、X方向が、調整した微動機
構のX、X方向と粗動機構の制御誤差範囲内で一致する
様に調整した。次に、X、X方向に関して粗動機構を用
いてプローブ電極を走査し、基準原点(粗)201の位
置を検出した。係る基準原点(粗)の中心から2mmY
軸方向に沿って基板中心部に向かった位置に基準原点(
微)202を設けた。係る基準原点(微)は、記録層1
01の電気メモリー効果を利用して形成される。即ち、
プローブ電極!02とAu電極i03との間に1.OV
のプローブ電圧を印加し1 プローブ電流■。が1O−
9Aになる様に微動機構107を用いてプローブ電極1
02と記録層101表面との距fi (Z)を調整した
0次にプローブ電極102を+側、Au電極を一側にし
て、電気メモリー材料(SOAZ −LBH4層)が低
抵抗状態(ON状態)に変化する閾値電圧vth ON
以上の矩形パルス電圧(18V 、 0.1g5)を印
加し、ONN懲悪生じさせた。プローブ電極102と記
録層101 との距離(Z)を保持したまま、プローブ
電極102とAu電極間103との間に1.OVのプロ
ーブ電圧を印加して、プローブ電流1pを測定したとこ
ろ0.5mA程度の電流が流れ、ON状態となっている
ことが確かめられた0以上の操作により、基準原点(微
)202とした。この時、Ion■角の記録層領域をO
N状態にすることにより基準原点(微)202に関する
位置情報と、後に書き込まれる記録情報とが混同して再
生されない様にしたが(第12図)、基準原点(微)2
02の形状は何ら本実施例の形状に限られるものではな
い。
At the same time, the X and X directions of the coarse movement mechanism were adjusted to match the adjusted X and X directions of the fine movement mechanism within the control error range of the coarse movement mechanism. Next, the probe electrode was scanned using a coarse movement mechanism in the X and X directions, and the position of the reference origin (coarse) 201 was detected. 2mmY from the center of the reference origin (rough)
The reference origin (
Micro) 202 was provided. The reference origin (fine) is the recording layer 1
It is formed using the electric memory effect of 01. That is,
Probe electrode! 1. between 02 and Au electrode i03. O.V.
Apply a probe voltage of 1 and a probe current of ■. is 1O-
Using the fine movement mechanism 107, adjust the probe electrode 1 so that the current is 9A.
The distance fi (Z) between 02 and the surface of the recording layer 101 is adjusted, and the electric memory material (SOAZ-LBH4 layer) is placed in a low resistance state (ON state) with the probe electrode 102 on the + side and the Au electrode on one side. ) threshold voltage vth ON
The above rectangular pulse voltage (18V, 0.1g5) was applied to cause ONN punishment. While maintaining the distance (Z) between the probe electrode 102 and the recording layer 101, 1. When the probe voltage of OV was applied and the probe current 1p was measured, a current of about 0.5 mA flowed, and it was confirmed that it was in the ON state.By operating 0 or more, the reference origin (fine) 202 was set. . At this time, the recording layer area of the square Ion is
By setting the N state, position information regarding the reference origin (fine) 202 and recorded information written later were prevented from being confused and reproduced (Fig. 12), but the reference origin (fine) 2
The shape of 02 is not limited to the shape of this embodiment.

次に係る基準原点(:e)をプローブ電極位行制御系の
X、Y座標上の原点として、プローブ電極102を微動
走査させ0 、01層mピッチで情報の記録を行った。
Next, using the reference origin (:e) as the origin on the X and Y coordinates of the probe electrode position control system, the probe electrode 102 was finely moved and scanned to record information at m pitches of 0 and 01 layers.

記録面101上の1ビツト毎の記録位置の模式図を第1
2図に示した。係る記録は、基準原点(微)の形成と同
様の手法により、電気メモリー材料(SOAZ、 LB
lli4層)にON状態とOFF状態(記録前の高抵抗
状態)とを作ることにより行った。
A schematic diagram of the recording position for each bit on the recording surface 101 is shown in the first diagram.
It is shown in Figure 2. Such records are made using electric memory materials (SOAZ, LB
This was done by creating an ON state and an OFF state (high resistance state before recording) in the lli4 layer).

上記の工程により形成された記録済み記録媒体1を一旦
記録・再生装置から取り外した後、再度X、Yステージ
114上に設置し、再生実験を行った。先ず、記録時と
同じく、位置制御系のX、X方向をSi原子目盛を利用
して、各々、[21+]及び[0111方向に合せた後
、x、X方向に関して粗動機構を用いてプローブ電極を
走査させ、基準原点(粗)201の位置を検出した。係
る基準原点(粗)を基に、基準原点(微)を粗動及び微
動機構を用いて捜し出した。係る基準原点(微)をX、
Y座標系の原点として、記録情報の再生を行った。この
際、プローブ電極102とAu′¥L極103との間に
再生用のt、OVのプローブ電圧を印加し、 ON状態
とOFF状態領域に流れるプローブ電流縫の変化を直接
読み取るか、或いはプローブ電流I、が一定になる様に
プローブ電極102を走査させた際のプローブ電極10
2と記録層101表面との距離Zの変化をサーボ回路1
0Bを通して読み取ることにより、基準原点(微)20
2の位置検出並びに記録情報の再生を行った。
After the recorded recording medium 1 formed through the above steps was once removed from the recording/reproducing apparatus, it was placed again on the X, Y stage 114, and a reproduction experiment was conducted. First, as during recording, the X and X directions of the position control system are aligned with the [21+] and [0111 directions, respectively, using the Si atomic scale, and then the probe is moved in the x and X directions using the coarse movement mechanism. The position of the reference origin (rough) 201 was detected by scanning the electrode. Based on the reference origin (coarse), the reference origin (fine) was found using coarse and fine movement mechanisms. The reference origin (fine) is X,
The recorded information was reproduced using the origin of the Y coordinate system. At this time, a probe voltage of t and OV for reproduction is applied between the probe electrode 102 and the Au′\L pole 103, and changes in the probe current flowing in the ON state and OFF state regions are directly read, or The probe electrode 10 when the probe electrode 102 is scanned so that the current I is constant.
Servo circuit 1 changes the distance Z between 2 and the surface of the recording layer 101.
By reading through 0B, the reference origin (fine) 20
2 position detection and reproduction of recorded information were performed.

なお、プローブ電圧を電気メモリー材料がON状態から
OFF状態に変化する閾値電圧Vth OFF以上のI
OVに設定し、再び記録位置をトレースした結果、全て
の記録状態が消去されOFF状態に遷移したことも確認
した。
In addition, the probe voltage is set to a threshold voltage Vth at which the electric memory material changes from an ON state to an OFF state.
As a result of setting it to OV and tracing the recording position again, it was confirmed that all recorded states were erased and the state transitioned to the OFF state.

比較例工 実施例1の再生実験に於いて、原子目盛を用いたプロー
ブ電極走査機構のx、Y座標系の設定並びに基準原点(
粗)及び(微)の位置検出に基く位置座標原点の設定、
を省略した場合、記録媒体1上の記録書き込み域を見い
出すのが非常に困難であり、又、再生は殆ど不可能であ
った。
Comparative Example Work In the reproduction experiment of Example 1, the setting of the x and Y coordinate system of the probe electrode scanning mechanism using the atomic scale and the reference origin (
Setting the position coordinate origin based on coarse) and (fine) position detection,
If this is omitted, it is extremely difficult to find a recording/writing area on the recording medium 1, and reproduction is almost impossible.

実施例3 複数個の基準原点による基準目盛を用いて、プローブ電
極走査系のx、Y座標系を設定し、記録・再生を行った
例を以下に示す。
Example 3 An example in which the x and Y coordinate systems of the probe electrode scanning system were set using a reference scale with a plurality of reference origins and recording and reproduction were performed will be shown below.

本実施例で用いた記録媒体lの構成図を第13図に示す
。基板104として0.7 X 1.5cmの光学研磨
したガラス基板(l m+w厚)を用いた。次にB−B
’の中点から基板中心に向かって1■の位置に1gm角
、深さ0.1μmの基準原点(粗)202を作成した。
FIG. 13 shows a configuration diagram of the recording medium 1 used in this example. As the substrate 104, a 0.7×1.5 cm optically polished glass substrate (l m+w thickness) was used. Then B-B
A reference origin (coarse) 202 of 1 gm square and 0.1 μm deep was created at a position 1 cm from the midpoint of ' to the center of the substrate.

係る基準原点(粗)の作成法を以下に示す。The method for creating the reference origin (coarse) is shown below.

従来公知のフォトレジスト法により、レジスト材料(商
品名AZ1350)をlILmの厚さに塗布し、プリベ
イクを行ったのち、第12図に対応するマスクを用いて
紫外線露光、現像、ポストベイクを行い、ガラス基板上
にマスクパターンを形成した。
Using a conventionally known photoresist method, a resist material (product name AZ1350) is applied to a thickness of lILm, pre-baked, exposed to ultraviolet light using a mask corresponding to FIG. 12, developed, and post-baked to form a glass A mask pattern was formed on the substrate.

次に公知のCFaガスプラズマエツチング法に基づき、
エツチングパワー50W、ガス圧IPa、CFa ガス
FR,m l 5SCCHの条件下でガラス面を深さ0
,1μ購に迄ドライエツチングした。マスクのAZ13
50はアセトン洗浄して除去した。
Next, based on the known CFa gas plasma etching method,
The glass surface was etched to a depth of 0 under the conditions of etching power 50W, gas pressure IPa, CFa gas FR, ml 5SCCH.
, dry etched to a thickness of 1 μm. Mask AZ13
50 was removed by washing with acetone.

係る基板をヘキサメチルジシラザンの飽和蒸気中に放置
して表面に疎水処理を施した。係る基板に対し、下引き
層としてCrを真空蒸着法により厚さ50A堆積させ、
更にAuを同法により400A蒸着し基板電極103と
した0次に係るAu電極上にルテチウムシフタロジアニ
ン(LLIH(PC)2 )のt−ブチル置換体のIO
層LB膜を積層し、記録層101を形成させた。この際
、基準原点(粗)201の近傍には記録層+01が堆積
されない様にした。
The substrate was left in saturated vapor of hexamethyldisilazane to perform hydrophobic treatment on the surface. On such a substrate, Cr was deposited as an undercoat layer to a thickness of 50A by vacuum evaporation method,
Furthermore, 400A of Au was vapor-deposited by the same method to form the substrate electrode 103, and on the zero-order Au electrode, an IO of t-butyl substituted product of lutetium siphthalodianine (LLIH(PC)2) was deposited.
A recording layer 101 was formed by laminating layer LB films. At this time, the recording layer +01 was not deposited near the reference origin (coarse) 201.

以下、LuH(Pc)2のt−ブチル置換体LB膜の成
膜条件を記す。
The conditions for forming a t-butyl substituted LB film of LuH(Pc)2 will be described below.

溶媒:クロロホルム/トリメチルベン ゼン/アセトン= 1/1/2(V/V)濃    度
     +  0.5+*g/鵬P水  相  :純
水、水温20℃ 表面圧 : 20mN/澗 基板上下速度:3I5IIZ分 以上により作成された記録媒体1と実施例2で述べた記
録・再生装置を用いて記録・再生の実験を行った。以下
その詳細を記す。
Solvent: Chloroform/Trimethylbenzene/Acetone = 1/1/2 (V/V) Concentration + 0.5+*g/Peng Water Phase: Pure water, water temperature 20°C Surface pressure: 20 mN/N Substrate vertical speed: 3I5IIZ A recording/reproducing experiment was conducted using the recording medium 1 prepared in more than 10 minutes and the recording/reproducing apparatus described in Example 2. The details are described below.

LuH(Pc)2のt−ブチル置換体LB膜10層を累
積した記録層+01をもつ記録媒体lのB−B’力方向
X、Yステージ114のX軸方向に合わせて係るX、Y
ステージ上に設着した0次に実施例1と同様にして、X
、Y方向に関して粗動機構110を用いて、プローブ電
極102を走査し、基準原点(粗)201の位置を検出
した。なお、プローブ電圧は0.I Vとした。係る基
準原点(粗)201の中心からY軸方向に2mm基板中
心部に向かった位置(記録層101上)に、実施例1の
基準原点(微)の作成法と同様の手法を用いて、第1基
準原点(微)401を作った。なお、この際粗動機構の
X、Y方向と微動機構のX、Y方向とは粗動機構の制御
誤差範囲内で一致している0次に微動機構を用いて、係
る第1基準原点(微)401からY軸方向にIILmの
位置に第2基準原点(微)402を作成した。係る第2
基準原点(微)4o2の作成法は第1基準原点(微)と
同様であり、両者を区別するため、各点の形状を異なる
ものにしてもよいが必ずしもその必要はなく、これらの
点が他の一般記録情報と混同されない様な工夫がなされ
ていればよい0次に係る第1基準原点1) 401或い
は第2基準原点(微)402の何れかをX、Y軸座標系
の原点にとり微動機構を用いて、0 、01Bピツチで
情報の記録を行った。記録方法は実施例1と同等の手法
に依った。
BB' force direction X of a recording medium l having a recording layer +01 in which 10 layers of t-butyl substituted LB films of LuH(Pc)2 are accumulated, X, Y according to the X axis direction of the Y stage 114
In the same manner as in Example 1, the
, the probe electrode 102 was scanned using the coarse movement mechanism 110 in the Y direction, and the position of the reference origin (coarse) 201 was detected. Note that the probe voltage is 0. It was set as IV. Using the same method as the method for creating the reference origin (fine) in Example 1, a position (on the recording layer 101) located 2 mm toward the center of the substrate in the Y-axis direction from the center of the reference origin (coarse) 201, A first reference origin (fine) 401 was created. In addition, at this time, the first reference origin ( A second reference origin (fine) 402 was created at a position IILm in the Y-axis direction from the fine) 401. The second
The method for creating the reference origin (fine) 4o2 is the same as the first reference origin (fine), and in order to distinguish between the two, each point may have a different shape, but it is not necessary. It is only necessary to take measures to avoid confusion with other general recorded information. Set either the first reference origin 1) 401 or the second reference origin (fine) 402 for the 0th order as the origin of the X and Y axis coordinate system. Information was recorded at 0 and 01B pitches using a fine movement mechanism. The recording method was the same as in Example 1.

上記の工程により形成された記録済み記録媒体1を一旦
記録・再生装置から取外した後、再度X、Yステージ1
14上に設置し再生実験を行った。先ず、記録時と同じ
<x、y方向に関して粗動機構によりプローブ電極を走
査させて基準原点(粗)201を見つけ出し、係る基準
原点(粗)を基に、第1基準原点(微)40!を粗動及
び微Ih機構を用いて捜し出した0次に微動機構を用い
て第2基*i点(微) 402を検出後、第1及び第2
基準原点(微)を結ぶ線分の方向とプローブ電極走査系
のY軸方向とが一致する様にX、Y座標系を設定し直し
た。この際、第1基準原点(微)401が係るX、Y座
標系の原点になる様に設定した。
After the recorded recording medium 1 formed by the above process is once removed from the recording/reproducing apparatus, the X, Y stage 1 is
14, and a playback experiment was conducted. First, a reference origin (coarse) 201 is found by scanning the probe electrode with the coarse movement mechanism in the x and y directions, which are the same as those used during recording, and based on the reference origin (coarse), a first reference origin (fine) 40! After detecting the second group *i point (fine) 402 using the zero-order fine movement mechanism, which was found using the coarse and fine Ih mechanisms, the first and second
The X and Y coordinate systems were reset so that the direction of the line segment connecting the reference origin (fine) coincided with the Y-axis direction of the probe electrode scanning system. At this time, the first reference origin (fine) 401 was set to be the origin of the related X, Y coordinate system.

記録容量を増やすために微動走査範囲外に複数の基準点
を設け、各点を基準に記録・再生を行なうことも可能で
あり1以上述べてきた実施例中で記録媒体の作成法につ
いて述べてきたが、極めて均一な膜が作成できる成膜法
であれば良く、実施例の方法に限定されるものではない
。なお、本発明は基板材料やその形状および表面構造に
ついて何ら限定するものでもない。
In order to increase the recording capacity, it is also possible to set multiple reference points outside the fine movement scanning range and perform recording and playback based on each point. However, any film forming method that can form an extremely uniform film may be used, and the method is not limited to the method of the embodiment. Note that the present invention does not limit the substrate material, its shape, or surface structure in any way.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明のプローブ電極は、原子レ
ベルの大きさの鋭い尖頭部を有するので、記録再生装置
において、分子・原子レベルの高密度記録再生が可能で
ある。
[Effects of the Invention] As explained above, since the probe electrode of the present invention has a sharp tip with a size on the atomic level, it is possible to perform high-density recording and reproducing on a molecular/atomic level in a recording/reproducing device. .

また、本発明のプローブ71!極は、フォトリングラフ
ィ技術を用いて製作するので、増@奏を隣接した形で形
成することができ、また単結晶体を複数同一基板上に設
けられ、製造プロセスをコントロールすることで形状精
度を高めることができるので、S/N比の向上によって
記録再生の信頼性が上がり、プローブ製作の量産性にも
優れ低コストにつながる。
Moreover, the probe 71 of the present invention! Since the poles are manufactured using photolithography technology, they can be formed in adjacent shapes, and multiple single crystals can be placed on the same substrate, and the shape accuracy can be improved by controlling the manufacturing process. Since the S/N ratio can be improved, the reliability of recording and reproduction is improved, and the mass productivity of probe manufacturing is excellent, leading to low costs.

さらに、剛性の高い単結晶体であるので、プローブ電極
と記録媒体まわりを小さくできるので、装置の小型化や
固有振動数の高さからくる駆動速度の向上につながる。
Furthermore, since it is a single crystal with high rigidity, the area around the probe electrode and recording medium can be made small, leading to miniaturization of the device and improvement in driving speed due to the high natural frequency.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係るプローブ電極の一例を示す斜視図
、第2図は記録再生装置を図解的に示すブロック図、第
3図は本発明の座標軸と記録位置との位置関係を示した
原理図、第4図はプローブ電極を媒体側から見た図、第
5図及び第6図はそれぞれ第4図のa−a断面、b−b
断面での製造工程を示す図である。第7図(A)は本発
明の記録媒体の一形態を示す平面図で、第7図(B)は
そのA−A’断面図、第8図は本発明の記録媒体表面上
の座標軸と記録位置との位置関係の一形態を示した模式
図、第9図は結晶成長の原理説明図である。第10図は
本発明の実施例2を説明する記録再生装置を図解的に示
すブロック図、第11図(A)は実施例2で用いた記録
媒体の平面図、第11図(B)はそのA−A’断面図、
第12図は実施例2の記録材表面上の記録位置を示す模
式図、第13図(A)は本発明で用いた別の記録媒体の
平面図で、第13図(B)はそのA−A’断面図である
。第14図は本発明の記録媒体表面上の記録領域の位置
関係を示す模式図である。
Fig. 1 is a perspective view showing an example of a probe electrode according to the present invention, Fig. 2 is a block diagram schematically showing a recording/reproducing device, and Fig. 3 shows the positional relationship between the coordinate axes and the recording position of the present invention. The principle diagram, Figure 4 is a diagram of the probe electrode viewed from the medium side, Figures 5 and 6 are the a-a cross-section and bb-b of Figure 4, respectively.
It is a figure which shows the manufacturing process in a cross section. FIG. 7(A) is a plan view showing one form of the recording medium of the present invention, FIG. 7(B) is a sectional view taken along the line AA', and FIG. 8 is a plan view showing the coordinate axes on the surface of the recording medium of the present invention. FIG. 9 is a schematic diagram showing one form of the positional relationship with the recording position, and is a diagram explaining the principle of crystal growth. FIG. 10 is a block diagram schematically showing a recording/reproducing apparatus for explaining Example 2 of the present invention, FIG. 11(A) is a plan view of the recording medium used in Example 2, and FIG. 11(B) is Its AA' sectional view,
FIG. 12 is a schematic diagram showing the recording position on the surface of the recording material in Example 2, FIG. 13(A) is a plan view of another recording medium used in the present invention, and FIG. 13(B) is the A -A' sectional view. FIG. 14 is a schematic diagram showing the positional relationship of recording areas on the surface of the recording medium of the present invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (1)単結晶体からなるプローブ電極、該プローブ電極
に対向して設けられた記録媒体、該プローブ電極と該記
録媒体の間に電圧を印加する手段を有する記録再生装置
。 (2)前記プローブ電極が、特定の面方位を持ち、かつ
特定の結晶面からなるファセットによって囲まれた尖頭
部を有する単結晶で構成された請求項1記載の記録再生
装置。 (3)前記プローブ電極のファセットの結晶面が、(4
11)から(311)の範囲内にある単結晶で構成され
た請求項2記載の記録再生装置。 (4)前記単結晶体に隣接して増幅器を備えたプローブ
電極を有する請求項1記載の記録再生装置。 (5)前記プローブ電極が、複数備えられている請求項
1記載の記録再生装置。 (6)前記記録媒体が基準となる位置座標軸を有し、前
記位置座標軸上の位置を検出する手段を有し、検出され
た座標位置に対応する該記録媒体の位置で記録又は記録
情報の再生消去を行うことを特徴とする請求項1記載の
記録再生装置。 (7)前記基準となる位置座標軸が原子配列に基づいた
座標軸である請求項6記載の記録再生装置。 (8)前記基準となる位置座標軸及びそれに対応する記
録媒体の位置のうち、少なくとも一方に基準となる原点
を設けたことを特徴とする請求項6記載の記録再生装置
。 (9)前記基準となる位置座標軸が複数形成されている
請求項6記載の記録再生装置。 (10)前記プローブ電極を複数有し、そのうち1つの
プローブ電極を位置座標検出のため、他のプローブ電極
を記録又は再生のために用いることを特徴とする請求項
6記載の記録再生装置。 (11)前記記録媒体が電気メモリ効果を有している請
求項1記載の記録再生装置。 (12)前記記録媒体が面内に基準となる基準目盛を有
し、前記基準目盛とプローブ電極との記録媒体面内方向
の相対変位を検出する手段を有する請求項1記載の記録
再生装置。(13)前記基準目盛が原子配列に基づいた
目盛である請求項12記載の記録再生装置。(14)前
記基準目盛が基準となる原点を有している請求項12記
載の記録再生装置。 (15)前記基準目盛が複数設定されている請求項12
記載の記録再生装置。 (16)前記プローブ電極が基板の一主面上または該基
板の一主面上に形成された薄膜上の一部に、該基板また
は薄膜より核形成密度が十分大きく、かつ単一の核だけ
が成長する程度に十分微細な異種材料を設ける手段と、
該材料に単一の核を生長させて単結晶体を形成する手段
とを有して、形成されたプローブ電極であることを特徴
とする請求項1記載の記録再生装置。 (17)前記プローブ電極が、単結晶基板上に、該単結
晶基板が一部露出するような開口部を有する絶縁層を積
層する手段と、前記絶縁層をマスクとして、前記開口部
から単結晶を、選択エピタキシャル成長させる手段とを
有して、形成されたプローブ電極であることを特徴とす
る請求項1記載の記録再生装置。
[Scope of Claims] (1) A recording/reproducing device comprising a probe electrode made of a single crystal, a recording medium provided opposite to the probe electrode, and means for applying a voltage between the probe electrode and the recording medium. . (2) The recording/reproducing device according to claim 1, wherein the probe electrode is made of a single crystal having a specific plane orientation and a pointed portion surrounded by facets made of specific crystal planes. (3) The crystal plane of the facet of the probe electrode is (4
3. The recording/reproducing device according to claim 2, wherein the recording/reproducing device is made of a single crystal having a crystalline structure within the range of (11) to (311). (4) The recording/reproducing device according to claim 1, further comprising a probe electrode equipped with an amplifier adjacent to the single crystal body. (5) The recording/reproducing device according to claim 1, wherein a plurality of the probe electrodes are provided. (6) The recording medium has a positional coordinate axis serving as a reference, and has means for detecting a position on the positional coordinate axis, and records or reproduces recorded information at a position on the recording medium corresponding to the detected coordinate position. 2. The recording/reproducing apparatus according to claim 1, wherein the recording/reproducing apparatus performs erasing. (7) The recording/reproducing apparatus according to claim 6, wherein the reference position coordinate axis is a coordinate axis based on an atomic arrangement. (8) The recording/reproducing apparatus according to claim 6, wherein an origin serving as a reference is provided at at least one of the positional coordinate axis serving as the reference and the position of the recording medium corresponding thereto. (9) The recording/reproducing apparatus according to claim 6, wherein a plurality of position coordinate axes serving as the reference are formed. (10) The recording and reproducing apparatus according to claim 6, characterized in that it has a plurality of probe electrodes, one of which is used for detecting position coordinates, and the other probe electrode is used for recording or reproducing. (11) The recording/reproducing apparatus according to claim 1, wherein the recording medium has an electric memory effect. (12) The recording/reproducing apparatus according to claim 1, wherein the recording medium has a reference scale serving as a reference within the plane, and further comprises means for detecting a relative displacement between the reference scale and the probe electrode in the direction within the plane of the recording medium. (13) The recording/reproducing apparatus according to claim 12, wherein the reference scale is a scale based on an atomic arrangement. (14) The recording/reproducing apparatus according to claim 12, wherein the reference scale has an origin serving as a reference. (15) Claim 12, wherein a plurality of the reference scales are set.
The recording and reproducing device described. (16) The probe electrode has a nucleation density sufficiently higher than that of the substrate or thin film, and only a single nucleus is formed on a part of the main surface of the substrate or a thin film formed on the main surface of the substrate. means for providing a dissimilar material fine enough to grow;
2. The recording/reproducing device according to claim 1, wherein the probe electrode is formed by forming a single crystal by growing a single nucleus in the material. (17) The probe electrode includes a means for laminating an insulating layer on a single crystal substrate, the insulating layer having an opening through which the single crystal substrate is partially exposed, and using the insulating layer as a mask, the single crystal is 2. The recording/reproducing apparatus according to claim 1, wherein the probe electrode is formed by selectively epitaxially growing the probe electrode.
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