JPH03104040A - 情報を記録する方法及びその媒体 - Google Patents
情報を記録する方法及びその媒体Info
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- JPH03104040A JPH03104040A JP2229541A JP22954190A JPH03104040A JP H03104040 A JPH03104040 A JP H03104040A JP 2229541 A JP2229541 A JP 2229541A JP 22954190 A JP22954190 A JP 22954190A JP H03104040 A JPH03104040 A JP H03104040A
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- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
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- G11B9/14—Recording or reproducing using a method not covered by one of the main groups G11B3/00 - G11B7/00; Record carriers therefor using near-field interactions; Record carriers therefor using microscopic probe means, i.e. recording or reproducing by means directly associated with the tip of a microscopic electrical probe as used in Scanning Tunneling Microscopy [STM] or Atomic Force Microscopy [AFM] for inducing physical or electrical perturbations in a recording medium; Record carriers or media specially adapted for such transducing of information
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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、情報媒体に情報を記録する技術に関する。詳
細には、調節された光源と共に、スキャニング・トンネ
リング・マイクロスコープ（ＳＴＭ）を使用して情報を
記録する方法に関する。
細には、調節された光源と共に、スキャニング・トンネ
リング・マイクロスコープ（ＳＴＭ）を使用して情報を
記録する方法に関する。
［従来の技術］
ＳＴＭはかなり最近開発され、ゲルド・ビニヒ及びハイ
ンリヒ・ローラーがその開発に対して１９８６年にノー
ベル物理学賞を受賞した。このマイクロスコープの初期
の設計はかなりやっかい、かつデリケートであったけれ
ども、最近の開発によりスキャニング・トンネリング・
マイクロスコープユニツ｝ （ＳＴＭユニット）はコン
パクトかつ頑丈になった。
ンリヒ・ローラーがその開発に対して１９８６年にノー
ベル物理学賞を受賞した。このマイクロスコープの初期
の設計はかなりやっかい、かつデリケートであったけれ
ども、最近の開発によりスキャニング・トンネリング・
マイクロスコープユニツ｝ （ＳＴＭユニット）はコン
パクトかつ頑丈になった。
［発明が解決しようとする課題］
ＳＴＭユニットの重要な構戚要素の１つは圧電位置決め
装置で、これは問題となっているサンプルを横切って、
鋭い金屈チップを、サブナノメーターの解像度で走査す
ることが可能である。前記圧電位置決め装置は任意の形
状をとることができ、多くの場合、３つの直交する圧電
パーのセット、又は４つの４分円に分割された単体の圧
電チューブからなる。サンプルを横切って前記チップを
移動させることに加えて、前記圧電位置決め装置は同時
にチップとサンプルの間の間隔を常に一定に保持しなけ
ればならない。すべてのＳＴＭのこの特徴は非常に敏感
な高さ検知器を必嬰とする。
装置で、これは問題となっているサンプルを横切って、
鋭い金屈チップを、サブナノメーターの解像度で走査す
ることが可能である。前記圧電位置決め装置は任意の形
状をとることができ、多くの場合、３つの直交する圧電
パーのセット、又は４つの４分円に分割された単体の圧
電チューブからなる。サンプルを横切って前記チップを
移動させることに加えて、前記圧電位置決め装置は同時
にチップとサンプルの間の間隔を常に一定に保持しなけ
ればならない。すべてのＳＴＭのこの特徴は非常に敏感
な高さ検知器を必嬰とする。
ＳＴＭにおいて、高さ検知器はチップとサンプルの間を
流れるトンネル電流のｍ子力学的性質に依存する。トン
ネル電流を生じさせるために、チップはサンプルの上方
およそ０．５ナノメーターになければならない。トンネ
ル電流は距離により指数関数的に変化する。すなわち、
チップーサンプル間の距離が０．１ナノメーター変化す
ると、トンネル電流はおよそｌＯ倍変化する。この、チ
ップーサンプルの距離に対するトンネル電流の非常に繊
細な感度は圧電位置決め装置に対するフィードバックと
して使用され、かくてチップーサンプル間の距離を０．
０１ナノメーター以内のＸ＋差で・足に保持することが
可能となる。
流れるトンネル電流のｍ子力学的性質に依存する。トン
ネル電流を生じさせるために、チップはサンプルの上方
およそ０．５ナノメーターになければならない。トンネ
ル電流は距離により指数関数的に変化する。すなわち、
チップーサンプル間の距離が０．１ナノメーター変化す
ると、トンネル電流はおよそｌＯ倍変化する。この、チ
ップーサンプルの距離に対するトンネル電流の非常に繊
細な感度は圧電位置決め装置に対するフィードバックと
して使用され、かくてチップーサンプル間の距離を０．
０１ナノメーター以内のＸ＋差で・足に保持することが
可能となる。
適切に設計されたＳＴＭユニットは非常に小さくでき、
直径ｌｃＩくらいのＳＴＭを製造可能である。圧電位置
決め装置及びチップ組立体は振動から注意深く遮断しな
ければならず、これはＳ ’ｆ Ｍをばね状の支持体で
懸架することにより達成されることが多い。多くの場合
、２叉は３レベルの振動の遮断が取り入れられている。
直径ｌｃＩくらいのＳＴＭを製造可能である。圧電位置
決め装置及びチップ組立体は振動から注意深く遮断しな
ければならず、これはＳ ’ｆ Ｍをばね状の支持体で
懸架することにより達成されることが多い。多くの場合
、２叉は３レベルの振動の遮断が取り入れられている。
しかしながら、器具の物理的寸法を小さくすることによ
り、そして圧電位置決め装置を非常に対称性の強い保持
器に設計することにより、振動遮断に関する厳しい要求
を、制御可能かつ到達可能なレベルにまで減少させるこ
とができる。
り、そして圧電位置決め装置を非常に対称性の強い保持
器に設計することにより、振動遮断に関する厳しい要求
を、制御可能かつ到達可能なレベルにまで減少させるこ
とができる。
器具の安定のための第２の要求は、高度の温度補正であ
る。０． ０ｌｌｆ Ｋの温度勾配でも、圧電位置決め
装置に制御されない温度膨張が生じ、受容不能な大きな
ドリフトが生ずるため、温度補正が必要となる。こうし
て、圧電材料の膨張特性に対し、器具の構造要素の温度
膨張の平衡を注意深く保つことにより、高度の温度補正
が自動的に達成可能であり、この結果環境の周囲空気の
中で作動する間も、均等なチップーサンプルの距離を保
持することができる。
る。０． ０ｌｌｆ Ｋの温度勾配でも、圧電位置決め
装置に制御されない温度膨張が生じ、受容不能な大きな
ドリフトが生ずるため、温度補正が必要となる。こうし
て、圧電材料の膨張特性に対し、器具の構造要素の温度
膨張の平衡を注意深く保つことにより、高度の温度補正
が自動的に達成可能であり、この結果環境の周囲空気の
中で作動する間も、均等なチップーサンプルの距離を保
持することができる。
ＳＴＭ器具の最近の発展を基礎として、より小さな、よ
り安定した、そしてよりコンパクトな走査組立体が予見
可能な将来のうちに開発されるであろう。これらＳＴＭ
はほんのこの数年前までは想像もできなかった距離スケ
ールの日常的な実験を可能とするであろう。制御される
方法で、ナノメーターの距離スケールで物の特牲を調節
することが当面の重大な関心事である。実際に、ＳＴＭ
の基礎となる物理的原理は既に原子レベルにおいて構造
を変更し製造する手段を提供している。スキャニング・
トンネリング・マイクロスコビイの開発と作動に関する
更なる背はと訂細は、１９８７年７月、バートｌ、Ｎｏ
．３、５９巻、「レビュー・モダンフィジクス」に掲載
された、ゲルト・ビニヒ及びハインリヒ・ローラーによ
る「スキャニング・トンネリング・マイクロスコビイー
その誕生から青年期まで」にも糺載されている。
り安定した、そしてよりコンパクトな走査組立体が予見
可能な将来のうちに開発されるであろう。これらＳＴＭ
はほんのこの数年前までは想像もできなかった距離スケ
ールの日常的な実験を可能とするであろう。制御される
方法で、ナノメーターの距離スケールで物の特牲を調節
することが当面の重大な関心事である。実際に、ＳＴＭ
の基礎となる物理的原理は既に原子レベルにおいて構造
を変更し製造する手段を提供している。スキャニング・
トンネリング・マイクロスコビイの開発と作動に関する
更なる背はと訂細は、１９８７年７月、バートｌ、Ｎｏ
．３、５９巻、「レビュー・モダンフィジクス」に掲載
された、ゲルト・ビニヒ及びハインリヒ・ローラーによ
る「スキャニング・トンネリング・マイクロスコビイー
その誕生から青年期まで」にも糺載されている。
電子トンネル効果はＳＴＭの作動の基礎となる現象であ
る。電子は一般にサンプルとマイクロスコープに使用さ
れる二一ドルチップとの間の空間を占める。雲は電子の
位置の不確定性の結果（それの波特牲の結果）である。
る。電子は一般にサンプルとマイクロスコープに使用さ
れる二一ドルチップとの間の空間を占める。雲は電子の
位置の不確定性の結果（それの波特牲の結果）である。
電子は付着するため、電子は導体の表面境界を超えて存
在する珂能性がある。電子雲の密度は屯離と共に指数関
数的にで減少する。そのため雲を通過する電Ｉ［誘導さ
れた電子の流れは、サンプルの表面と走査する二一ドル
チップの間の距離に桶端に敏感である、，サンプルの表
面を走査するために、それぞれの電子雲がおだやかに接
触するまで二一ドルのチップを押し出す。チップとサン
プルの間に？１１ＥｆＴをかけると、電子雲の中にある
狭いチャネルを通って電子が流れる。この流れをトンネ
ル電流と呻ぶ。
在する珂能性がある。電子雲の密度は屯離と共に指数関
数的にで減少する。そのため雲を通過する電Ｉ［誘導さ
れた電子の流れは、サンプルの表面と走査する二一ドル
チップの間の距離に桶端に敏感である、，サンプルの表
面を走査するために、それぞれの電子雲がおだやかに接
触するまで二一ドルのチップを押し出す。チップとサン
プルの間に？１１ＥｆＴをかけると、電子雲の中にある
狭いチャネルを通って電子が流れる。この流れをトンネ
ル電流と呻ぶ。
走査二一ドルチップとサンプルの表面との間の距離が１
つの原子の直径に等しいｍだけ変化すると、トンネル電
流が１０００倍程度変化する。こうして、サンプル表面
における原子の垂直方向の位置の極度に正確な測定が得
られる。
つの原子の直径に等しいｍだけ変化すると、トンネル電
流が１０００倍程度変化する。こうして、サンプル表面
における原子の垂直方向の位置の極度に正確な測定が得
られる。
チップがサンプルの表面を掃引すると、フィードバック
機構がトンネル電流を検知し、チップを表面原子の上方
で一定の高さに維持する。このようにして、チップは表
面の形状に追従する。チップの動きはコンピュータによ
り読み取られ処理され、スクリーン又はプロッタに表示
される。チップを平行なラインのパターンで掃引するこ
とにより、表面の３次元画像が得られる。高解像モード
で操作されている場合、画像上のＩＯｃｍの距離は表面
上における約ＩＯオングストロームの距離を示し、これ
は１億倍の拡大に相当する。
機構がトンネル電流を検知し、チップを表面原子の上方
で一定の高さに維持する。このようにして、チップは表
面の形状に追従する。チップの動きはコンピュータによ
り読み取られ処理され、スクリーン又はプロッタに表示
される。チップを平行なラインのパターンで掃引するこ
とにより、表面の３次元画像が得られる。高解像モード
で操作されている場合、画像上のＩＯｃｍの距離は表面
上における約ＩＯオングストロームの距離を示し、これ
は１億倍の拡大に相当する。
スキャニング・トンネリング・マイクロスコープの感度
が極端に強いため、この装置は表面科学及び物理学にお
いて一般に重要な道具になっている。それの基本的用法
は表面の原子解像画像を得ることであった。しかしなが
ら、それらを画像とすることと並んで材料を扱うために
使用する努力もなされてきた。例えば、「トンネリング
マイクロスコープを使用しての分子操作ＪＪ．Ｓ．
フォスター、Ｊ． Ｅ． フロマー、及びＪ． Ｃ．
アーネット、ネイチャー ３３１巻、１９８８年１月２
８１コ、３２４頁、及び、「原子スケールの工冫ジニア
リング」Ｊ． １３．ペシカ、ネイチャ− ３３１巻
、１９８８年１月２８１］、３０１頁、を参照されたい
。
が極端に強いため、この装置は表面科学及び物理学にお
いて一般に重要な道具になっている。それの基本的用法
は表面の原子解像画像を得ることであった。しかしなが
ら、それらを画像とすることと並んで材料を扱うために
使用する努力もなされてきた。例えば、「トンネリング
マイクロスコープを使用しての分子操作ＪＪ．Ｓ．
フォスター、Ｊ． Ｅ． フロマー、及びＪ． Ｃ．
アーネット、ネイチャー ３３１巻、１９８８年１月２
８１コ、３２４頁、及び、「原子スケールの工冫ジニア
リング」Ｊ． １３．ペシカ、ネイチャ− ３３１巻
、１９８８年１月２８１］、３０１頁、を参照されたい
。
スキャニング・トンネリング・マイクロスコープは又、
リングラフにも応用されてきた。例えば、スキャニング
・トンネリング・マイクロスコープをｆ丁するリソグラ
フは、「汚集処１１ Ｊ及びレジストとしてのラングミ
ューアープロジェットのフィルムを使用してサブミクロ
ンのラインの製造により示されてきた。金属ハロゲンフ
ィルム及びポリメチルメタクリレートフィルムを使用し
てのりソグラフも研究されてきた。例えば、マコード及
びピース、Ｊ． Ｖａｃ． ＳｃＬ Ｔｃｃｈｎｏｌ．
Ｂ５（１）． １月／２月、ｌ９８７年、４３０頁
、及び Ｊ． Ｖａｃ． Ｓｃｉ． Ｔｅｃｈｎｏｌ．
Ｂ， 第６巻、Ｎｏ． ｋｌ月／２月、１９８８年
、２９３頁、及び ＬＬ ａｔ ａＬ，八ａｐｔ． Ｐ
ｈｙｓ． Ｌｅｆｔ． ５４巻、ｌ４２４、（１９８９
）を参照されたい。
リングラフにも応用されてきた。例えば、スキャニング
・トンネリング・マイクロスコープをｆ丁するリソグラ
フは、「汚集処１１ Ｊ及びレジストとしてのラングミ
ューアープロジェットのフィルムを使用してサブミクロ
ンのラインの製造により示されてきた。金属ハロゲンフ
ィルム及びポリメチルメタクリレートフィルムを使用し
てのりソグラフも研究されてきた。例えば、マコード及
びピース、Ｊ． Ｖａｃ． ＳｃＬ Ｔｃｃｈｎｏｌ．
Ｂ５（１）． １月／２月、ｌ９８７年、４３０頁
、及び Ｊ． Ｖａｃ． Ｓｃｉ． Ｔｅｃｈｎｏｌ．
Ｂ， 第６巻、Ｎｏ． ｋｌ月／２月、１９８８年
、２９３頁、及び ＬＬ ａｔ ａＬ，八ａｐｔ． Ｐ
ｈｙｓ． Ｌｅｆｔ． ５４巻、ｌ４２４、（１９８９
）を参照されたい。
スキャニング・トンネリング・マイクロスコープを応用
することにより使川ｉｉ能な高解像度は、確かに最も望
ましい特質である。しかしながら、大ｍのデータ貯蔵の
目的に対しては、スキャニング・トンネリング・マイク
ロスコープの書き込み及び読み取り能力は実川的応用に
対しては近すぎる。この装置の特質的な遅さは、スキャ
ニング・トンネリング・マイクロスコープのチップの電
圧調節をうまく行うための実際的な速度により制限され
るせいである。光学的記録方法と同じくらい速く、なお
それがスキャニング・トンネリング・マイクロスコープ
の独特の空間的解像度を実現して、情報を記録するため
の方法を使用できるならば、非常に画期的なシステムが
得られるであろう。
することにより使川ｉｉ能な高解像度は、確かに最も望
ましい特質である。しかしながら、大ｍのデータ貯蔵の
目的に対しては、スキャニング・トンネリング・マイク
ロスコープの書き込み及び読み取り能力は実川的応用に
対しては近すぎる。この装置の特質的な遅さは、スキャ
ニング・トンネリング・マイクロスコープのチップの電
圧調節をうまく行うための実際的な速度により制限され
るせいである。光学的記録方法と同じくらい速く、なお
それがスキャニング・トンネリング・マイクロスコープ
の独特の空間的解像度を実現して、情報を記録するため
の方法を使用できるならば、非常に画期的なシステムが
得られるであろう。
従って、情報媒体に情報を記録するためにスキャニング
・トンネリング・マイクロスコープヲ採用することが本
発明の目的である。
・トンネリング・マイクロスコープヲ採用することが本
発明の目的である。
更に、スキャニング・トンネリング・マイクロスコープ
を使用して、情報を記録する新規の方法を提供すること
が本発明の目的である。
を使用して、情報を記録する新規の方法を提供すること
が本発明の目的である。
更に、高い空間解像度及び高い書き込み速度で情報の記
録をｉ．ｉＪ能とする方法を提供することが本発明の目
的である。
録をｉ．ｉＪ能とする方法を提供することが本発明の目
的である。
更に、高密度の情報記録密度を含む新規の媒体を提供す
ることが本発明の目的である。
ることが本発明の目的である。
更に、スキャニング・トンネリング・マイクロスコープ
によって許容される空間解像度で、かつ光学式記録シス
テムの速度で情報を記録する方法を提供することが本発
明の目的である。
によって許容される空間解像度で、かつ光学式記録シス
テムの速度で情報を記録する方法を提供することが本発
明の目的である。
これら及びその他の本発明の１１的は請求の範ＩＪｌｉ
及び以下の記載から明らかとなるであろう。
及び以下の記載から明らかとなるであろう。
［課題を解決するための手段］
上述の目的に従い、最上部の居に情報層を有する情報媒
体に情報を記録する新規の方法が本発明により提供され
る。この方法においては、その最上部の層に情報層を有
する情報媒体を提供し、スキャニング・トンネリング・
マイクロスコープのチップを情報媒体の表面の上方を通
過させると共に、ＳＴＭのチップ又は上方媒体の表面を
合焦された光源からの光により照射し、合焦された光源
を記録すべき情報に従って変調して媒体の情報層に化学
的又は物理的変化を生ぜしめ情報の記録ビットのトラッ
クを形成する。
体に情報を記録する新規の方法が本発明により提供され
る。この方法においては、その最上部の層に情報層を有
する情報媒体を提供し、スキャニング・トンネリング・
マイクロスコープのチップを情報媒体の表面の上方を通
過させると共に、ＳＴＭのチップ又は上方媒体の表面を
合焦された光源からの光により照射し、合焦された光源
を記録すべき情報に従って変調して媒体の情報層に化学
的又は物理的変化を生ぜしめ情報の記録ビットのトラッ
クを形成する。
本発明の好ましい実施例においては、合焦光源は情報媒
体上に合焦され、特にスキャニング・トンネリング・マ
イクロスコープのチップのすぐ下にある材料に合焦され
る。
体上に合焦され、特にスキャニング・トンネリング・マ
イクロスコープのチップのすぐ下にある材料に合焦され
る。
本発明の最も奸ましい実施例においては、前記情報層は
、第１励起状態及び第２励起状態を示す材料から形成さ
れ、第２の励起状態への励起は材料内に化学的又は物理
的変化を生ずる。スキャニング・トンネリング・マイク
ロスコープのチップは、該チップのすぐ下の材料を第１
励起状態に励起するように、充分な電圧を情報媒体の表
面にかけるように通遇する。情報媒体の照射は、スキャ
ニング・トンネリング・マイクロスコープのチップのす
ぐ下の材料であり、情報媒体の任意の特定の地点をスキ
ャニング・トンネリング・マイクロスコープのチップが
通過するとほぼ同時に発生する。前記照射は又、それの
第１励起状態からそれの第２励起状態へ材料を励起する
に充分な頻度と強さである。スキャニング・トンネリン
グ・マイクロスコープの通過と記録された情報により調
節される照射との組み合わせの結果として、情報が化学
的又は物理的変化の形態で媒体内に記録される。理解す
べきことは、レーザー照射とＳ’ｒＭトンネル電流の重
なりにより決定された領域にのみ情報が記録され゛るこ
とである。
、第１励起状態及び第２励起状態を示す材料から形成さ
れ、第２の励起状態への励起は材料内に化学的又は物理
的変化を生ずる。スキャニング・トンネリング・マイク
ロスコープのチップは、該チップのすぐ下の材料を第１
励起状態に励起するように、充分な電圧を情報媒体の表
面にかけるように通遇する。情報媒体の照射は、スキャ
ニング・トンネリング・マイクロスコープのチップのす
ぐ下の材料であり、情報媒体の任意の特定の地点をスキ
ャニング・トンネリング・マイクロスコープのチップが
通過するとほぼ同時に発生する。前記照射は又、それの
第１励起状態からそれの第２励起状態へ材料を励起する
に充分な頻度と強さである。スキャニング・トンネリン
グ・マイクロスコープの通過と記録された情報により調
節される照射との組み合わせの結果として、情報が化学
的又は物理的変化の形態で媒体内に記録される。理解す
べきことは、レーザー照射とＳ’ｒＭトンネル電流の重
なりにより決定された領域にのみ情報が記録され゛るこ
とである。
その他の好ましい実施例においては、合焦光源からの光
により照射されたスキャニング・トンネリング・マイク
ロスコープのチップが情報媒体の表面の上方を通過する
ことにより、情報の記録が行われる。スキャニング・ト
ンネリング・マイクロスコープは情報層内の材料の化学
的又は物理的変化を生ずるに充分でない電圧を有し、そ
れに対して、合焦光源からの光は記録されるべき情報に
より変調され、電子のトンネリングが、記録されるべき
情報により媒体の情報層に物理的又は化学的変化を生ず
るように充分な追加のエネルギへ一をチップ内の電子に
与えるに充分な頻度と強さを有するものである。
により照射されたスキャニング・トンネリング・マイク
ロスコープのチップが情報媒体の表面の上方を通過する
ことにより、情報の記録が行われる。スキャニング・ト
ンネリング・マイクロスコープは情報層内の材料の化学
的又は物理的変化を生ずるに充分でない電圧を有し、そ
れに対して、合焦光源からの光は記録されるべき情報に
より変調され、電子のトンネリングが、記録されるべき
情報により媒体の情報層に物理的又は化学的変化を生ず
るように充分な追加のエネルギへ一をチップ内の電子に
与えるに充分な頻度と強さを有するものである。
［実施例］
本発明は、スキャニング・トンネリング・マイクロスコ
ープと、その最も上の層に情報層を有する情報媒体に情
報を記録するための合焦光源との組み合わせを利用する
。スキャニング・トンネリング・マイクロスコープから
使用可能な独特の解像度と、合焦光源の変調速度とを利
用することにより、驚異的な効率的かつ効果的方法がア
ナログ又はデジタル形態で情報を記録するために提供さ
れる。
ープと、その最も上の層に情報層を有する情報媒体に情
報を記録するための合焦光源との組み合わせを利用する
。スキャニング・トンネリング・マイクロスコープから
使用可能な独特の解像度と、合焦光源の変調速度とを利
用することにより、驚異的な効率的かつ効果的方法がア
ナログ又はデジタル形態で情報を記録するために提供さ
れる。
本発明の方法に採用されているスキャニング・トンネリ
ング・マイクロスコープは、ゲルド・ビニヒ及びハイン
リヒ・ローラーにより開発された器具又は類似の装置で
ある。該スキャニング・トンネリング・マイクロスコー
プの二一ドルのチップはそれぞれの電子雲がおだやかに
接触するまで情報局に向かって抑しｌ．ｌＪされる。チ
ップと情報媒体との間に電圧をかけることにより、電子
雲の中の狭いチャネルを通って電子が流れる。これがト
ンネル電流である。本発明の方法においては、かけられ
る電ＦＩＥＩよ約ｌＯボルトよりも低く、通常はおよそ
ｌボルトである。もちろん、電圧は情報が記録されるべ
き記録媒体の特定の組成及びマイクロスコープに関連し
て採用される合焦光源に依存する。
ング・マイクロスコープは、ゲルド・ビニヒ及びハイン
リヒ・ローラーにより開発された器具又は類似の装置で
ある。該スキャニング・トンネリング・マイクロスコー
プの二一ドルのチップはそれぞれの電子雲がおだやかに
接触するまで情報局に向かって抑しｌ．ｌＪされる。チ
ップと情報媒体との間に電圧をかけることにより、電子
雲の中の狭いチャネルを通って電子が流れる。これがト
ンネル電流である。本発明の方法においては、かけられ
る電ＦＩＥＩよ約ｌＯボルトよりも低く、通常はおよそ
ｌボルトである。もちろん、電圧は情報が記録されるべ
き記録媒体の特定の組成及びマイクロスコープに関連し
て採用される合焦光源に依存する。
電圧の付与は通常は一定レベルに維持される。
スキャニング・トンネリング・マイクロスコープを使用
する真の利点はそれの解像度にある。例えば、表面をマ
ークするために合焦ダイオードレーザーを使用する場合
、可能な解像度はほぼ２０００オングストロームからｔ
ミクロンである。スキャニング・トンネリング・マイク
ロスコープを使用することにより、ＩＯないし５００オ
ングストローム、肛ましくはｌＯないし１００オングス
トローム（記録されるべき情報ビットの直線長さにおい
て）が実現可能である。これは、ｌ０１２から１０１４
ビット／ｃＩＩＩ” ＊”ｃ’ノ範ＩＪｆｌ （７）密
度、ツマ’） ｌ， Ｏｌｌ（ｌナイシ１００， ００
１）ギガバイト／ｃＩＩ１２に換算される。そのような
密度レベルは今までに知られている情報の記録に対して
は非常に卓越している。
する真の利点はそれの解像度にある。例えば、表面をマ
ークするために合焦ダイオードレーザーを使用する場合
、可能な解像度はほぼ２０００オングストロームからｔ
ミクロンである。スキャニング・トンネリング・マイク
ロスコープを使用することにより、ＩＯないし５００オ
ングストローム、肛ましくはｌＯないし１００オングス
トローム（記録されるべき情報ビットの直線長さにおい
て）が実現可能である。これは、ｌ０１２から１０１４
ビット／ｃＩＩＩ” ＊”ｃ’ノ範ＩＪｆｌ （７）密
度、ツマ’） ｌ， Ｏｌｌ（ｌナイシ１００， ００
１）ギガバイト／ｃＩＩ１２に換算される。そのような
密度レベルは今までに知られている情報の記録に対して
は非常に卓越している。
記録媒体に伝わるエネルギーの調節は、そこに記録され
るべき情報にしたがって、合焦光源、例えばダイオード
レーザーの調節を介してほぼ達成される。特定のレーザ
ー又は光源は記録媒体の情報層により吸収される波長に
より選択される，，合焦光源により供給されるエネルギ
ーは情報層に情報を記録するには不十分であり、スキャ
ニング・トンネリング・マイクロスコープにより勺えら
れるエネルギと、合焦光源との組み合わせによってのみ
情報の記録が行われる。
るべき情報にしたがって、合焦光源、例えばダイオード
レーザーの調節を介してほぼ達成される。特定のレーザ
ー又は光源は記録媒体の情報層により吸収される波長に
より選択される，，合焦光源により供給されるエネルギ
ーは情報層に情報を記録するには不十分であり、スキャ
ニング・トンネリング・マイクロスコープにより勺えら
れるエネルギと、合焦光源との組み合わせによってのみ
情報の記録が行われる。
こうして、媒体内に記録されるべき情報により光源を調
節することにより、情報は光源を調節可能な速度で書き
込まれる。従って、本発明の実施においては、スキャニ
ング・トンネリング・マイクロスコープの空間的解像度
を達成可能であり、同時に合黒光源の調節（書き込み）
速度を達成可能である。
節することにより、情報は光源を調節可能な速度で書き
込まれる。従って、本発明の実施においては、スキャニ
ング・トンネリング・マイクロスコープの空間的解像度
を達成可能であり、同時に合黒光源の調節（書き込み）
速度を達成可能である。
本発明の方法に採用される情報層の材料の組成は、充分
なエネルギーを受けることにより、化学的又は物理的変
化を生ずるものならば何でも良い。
なエネルギーを受けることにより、化学的又は物理的変
化を生ずるものならば何でも良い。
そのような材料には金属、半導体、又は右機体がある。
有機材料が好ましい。
最も好ましい有機体はアザアヌレン化合物又は蛍光染料
である。本発明の実施に使用するのに適当なその池の有
機体は以下のタイプの化合物を含む。
である。本発明の実施に使用するのに適当なその池の有
機体は以下のタイプの化合物を含む。
スチルベン化合物、例えば
Ｃｓｌｌｓ − Ｃｌｌ ＝ Ｃｌｌ − Ｃｓｌｌｓ
アゾベンゼン化合物、例えば Ｃａｌｌｓ − Ｎ ＝ Ｎ − Ｃｅｌｌｓ又はアニ
ル化合物、例えば Ｃｓｌｌｓ Ｎ ＝ Ｃｌｌ − Ｃａｌｌｓである
。
アゾベンゼン化合物、例えば Ｃａｌｌｓ − Ｎ ＝ Ｎ − Ｃｅｌｌｓ又はアニ
ル化合物、例えば Ｃｓｌｌｓ Ｎ ＝ Ｃｌｌ − Ｃａｌｌｓである
。
上述の化合物は、チップ内の電子を励起させるためにＳ
Ｔ Ｍチップ上に照射を合焦する場合に特にイＩ効で
あることがわかっている。
Ｔ Ｍチップ上に照射を合焦する場合に特にイＩ効で
あることがわかっている。
そのような有機材料は、非常になめらかな情報層を形成
するために、情報媒体」二に、溶剤鋳込み、例えばスビ
７：Ｉ−｝ （ｓｐｉｎ ｃｏａｔｅｄ）、が可能で
ある。それに加えて、６機材料はラングミューアープロ
ジェット技術を使用して披■可能である。このことは、
■分子又は数分ｒ・の層を非常に制御された方法で被覆
することを可能とする。
するために、情報媒体」二に、溶剤鋳込み、例えばスビ
７：Ｉ−｝ （ｓｐｉｎ ｃｏａｔｅｄ）、が可能で
ある。それに加えて、６機材料はラングミューアープロ
ジェット技術を使用して披■可能である。このことは、
■分子又は数分ｒ・の層を非常に制御された方法で被覆
することを可能とする。
あるいは、前記材料は、金属材料で可能なように、真空
蒸着可能である。しかしながら、有機材料が容易に制御
された厚さに披覆１■能なことにより、該材料が本発明
の目的に好ましいものとなる。
蒸着可能である。しかしながら、有機材料が容易に制御
された厚さに披覆１■能なことにより、該材料が本発明
の目的に好ましいものとなる。
本発明の実施においては、情報媒体は最初にその最上層
に情報層を有するものとして捉ｌＪ（される。
に情報層を有するものとして捉ｌＪ（される。
情報層の材料は、上述のように、アザアヌレン又は蛍光
染料のような有機材料が好ましい。ナフタロシアニン（
ｎａｐｈＬｈａｌｏｃｙａｎｉｎｃ）化合物は本発明の
目的のために最も好ましいアザアヌレンである。
染料のような有機材料が好ましい。ナフタロシアニン（
ｎａｐｈＬｈａｌｏｃｙａｎｉｎｃ）化合物は本発明の
目的のために最も好ましいアザアヌレンである。
次にスキャニング・トンネリング・マイクロスコープの
チップが、スキャニング・トンネリング・マイクロスコ
ープのチップ及び／又は情報媒体の表面を照射する合焦
光源からの光に連動して、情報媒体の表面を通過する。
チップが、スキャニング・トンネリング・マイクロスコ
ープのチップ及び／又は情報媒体の表面を照射する合焦
光源からの光に連動して、情報媒体の表面を通過する。
合焦光源は記録されるべき情報に連動して調節され、そ
れにより化学的又は物理的変化が媒体の情報層に発生し
、情報の記録されるビットのトラックを形成する。情報
が実際に情報媒体に記録されるのは、充分なエネルギー
がスキャニング・トンネリング・マイクロスコープと合
焦光源との組み合わせにより伝達された場合のみである
。情報が書き込まれざるべき情報媒体のそれらの場所に
おいては、合焦光源の調節は、スキャニング・トンネリ
ング・マイクロスコープと合焦光源との組み合せにより
伝達されるエネルギーの爪が化学的又は物理的変化を発
生するには不十分であるようになっている。
れにより化学的又は物理的変化が媒体の情報層に発生し
、情報の記録されるビットのトラックを形成する。情報
が実際に情報媒体に記録されるのは、充分なエネルギー
がスキャニング・トンネリング・マイクロスコープと合
焦光源との組み合わせにより伝達された場合のみである
。情報が書き込まれざるべき情報媒体のそれらの場所に
おいては、合焦光源の調節は、スキャニング・トンネリ
ング・マイクロスコープと合焦光源との組み合せにより
伝達されるエネルギーの爪が化学的又は物理的変化を発
生するには不十分であるようになっている。
本発明の好ましい実施例においては、情報層の材料は第
１励起状態及び第２励起状態を示すもので、材料内で化
学的又は物理的変化を生じて第２励起状態になるもので
ある。再び、該材料は有機体であることが好ましく、ア
ザアヌレン又は蛍光染料が本発明には最も好ましい実施
例である。蛍光染料の場合は、その種頷が、第２励起状
態への励起の後は蛍光性ではないか、あるいは元の染料
に対して異る周波数の蛍光性を有することが重要である
。ナフクロシアニンは、多くの知られたナフタロシアニ
ン化合物が適当な第１及び第２励起状態を示すため、こ
の好ましい実施例においては特に有用である。
１励起状態及び第２励起状態を示すもので、材料内で化
学的又は物理的変化を生じて第２励起状態になるもので
ある。再び、該材料は有機体であることが好ましく、ア
ザアヌレン又は蛍光染料が本発明には最も好ましい実施
例である。蛍光染料の場合は、その種頷が、第２励起状
態への励起の後は蛍光性ではないか、あるいは元の染料
に対して異る周波数の蛍光性を有することが重要である
。ナフクロシアニンは、多くの知られたナフタロシアニ
ン化合物が適当な第１及び第２励起状態を示すため、こ
の好ましい実施例においては特に有用である。
そのような情報材料が採用された場合、スキャニング・
トンネリング・マイクロスコープが非常に近接して、チ
ップのすぐ下の材料を第１励起状態に励起するように、
充分な電圧を有して、情報媒体の表面を通過することが
好ましい。次に合焦光源は、スキャニング・トンネリン
グ・マイクロスコープのすぐ下の情報媒体の表面か、あ
るいはスキャニング・トンネリング・マイクロスコープ
それ自体のチップを照射するために使用されるが、情報
が記録されるべき場合には、情報層の材料をそれの第２
励起状態にまで励起するために、合焦光源により充分な
エネルギーが供給されるように、記録されるべき情報に
従って調節される。それの第２励起状態へ励起される場
合は、化学的又は物理的変化が情報層内に生ずる。例え
ば、ナフタロシアニンは励起された場合にそれの第２励
起状態に容易に酸化され得る。この酸化により完全に異
る吸収波長を有する製品が生ずる。他方で、第１励起状
態への励起は媒体内でいなかる化学変化も生じない。
トンネリング・マイクロスコープが非常に近接して、チ
ップのすぐ下の材料を第１励起状態に励起するように、
充分な電圧を有して、情報媒体の表面を通過することが
好ましい。次に合焦光源は、スキャニング・トンネリン
グ・マイクロスコープのすぐ下の情報媒体の表面か、あ
るいはスキャニング・トンネリング・マイクロスコープ
それ自体のチップを照射するために使用されるが、情報
が記録されるべき場合には、情報層の材料をそれの第２
励起状態にまで励起するために、合焦光源により充分な
エネルギーが供給されるように、記録されるべき情報に
従って調節される。それの第２励起状態へ励起される場
合は、化学的又は物理的変化が情報層内に生ずる。例え
ば、ナフタロシアニンは励起された場合にそれの第２励
起状態に容易に酸化され得る。この酸化により完全に異
る吸収波長を有する製品が生ずる。他方で、第１励起状
態への励起は媒体内でいなかる化学変化も生じない。
情報層内に発生する化学的又は物理的変化のタイプは、
光学的情報の記録においてうまく使用されてきている公
知の変化のタイプのいずれでも良い。適当な変化には、
酸化、異性体化、環化又はビット孔形成などが含まれる
。化学変化が好ましい、というのは、分子レベルでの変
化、つまり微細レベルでの変化が、巨大レベルでの変化
よりも好ましいからである。
光学的情報の記録においてうまく使用されてきている公
知の変化のタイプのいずれでも良い。適当な変化には、
酸化、異性体化、環化又はビット孔形成などが含まれる
。化学変化が好ましい、というのは、分子レベルでの変
化、つまり微細レベルでの変化が、巨大レベルでの変化
よりも好ましいからである。
情報層への情報の書き込みにおいては、情報のビットが
情報層の制御されたスポットでの蛍光染料の性質の変化
により記録され、もはや染料が蛍光性を有せず、又は異
る蛍光性を有し、それにより、制御されたスポットにお
ける検知可能な蛍光染料の情報層が本質的に消耗する、
というのが最も好ましい。かくて、検知可能な蛍光染料
が、情報が記録されていない蛍光染料の場所にのみ存在
することになる。そのため情報を読み取る場合には、情
報のビットが、蛍光性の現象が記されている場合にのみ
現れ、あるいは読み取られる，，本発明による情報の記
録の上述の説明は、材料をそれの第１励起状態に励起す
るためにスキャニング・トンネリング・マイクロスコー
プを使川することに関連したが、これは絶対的に必要な
ことではなく、単に好ましいだけである。システムは、
合焦光源が材料をそれの第１励起状態に励起し、スキャ
ニング・トンネリング・マイクロスコープがそれの第２
励起状態に材料を励起するために必要なエネルギーを伝
えるために使用され、それにより記録層に化学的又は物
理的変化を発生させることが必要な場所で採用可能とい
うことである。
情報層の制御されたスポットでの蛍光染料の性質の変化
により記録され、もはや染料が蛍光性を有せず、又は異
る蛍光性を有し、それにより、制御されたスポットにお
ける検知可能な蛍光染料の情報層が本質的に消耗する、
というのが最も好ましい。かくて、検知可能な蛍光染料
が、情報が記録されていない蛍光染料の場所にのみ存在
することになる。そのため情報を読み取る場合には、情
報のビットが、蛍光性の現象が記されている場合にのみ
現れ、あるいは読み取られる，，本発明による情報の記
録の上述の説明は、材料をそれの第１励起状態に励起す
るためにスキャニング・トンネリング・マイクロスコー
プを使川することに関連したが、これは絶対的に必要な
ことではなく、単に好ましいだけである。システムは、
合焦光源が材料をそれの第１励起状態に励起し、スキャ
ニング・トンネリング・マイクロスコープがそれの第２
励起状態に材料を励起するために必要なエネルギーを伝
えるために使用され、それにより記録層に化学的又は物
理的変化を発生させることが必要な場所で採用可能とい
うことである。
合焦光源は、情報ビットが記録されるべきでない領域で
は、それの第１励起状態に該材料を励起しないように変
調可能であるため、合焦光源の調節は再び効果的に情報
の書き込みを制御する。第１励起状態への励起なしには
、スキャニング・トンネリング・マイクロスコープが通
過しても、それの第２励起状態への励起を也ずるために
該材料に励起に充分なエネルギーを与えることはない。
は、それの第１励起状態に該材料を励起しないように変
調可能であるため、合焦光源の調節は再び効果的に情報
の書き込みを制御する。第１励起状態への励起なしには
、スキャニング・トンネリング・マイクロスコープが通
過しても、それの第２励起状態への励起を也ずるために
該材料に励起に充分なエネルギーを与えることはない。
上述のように、合焦光源はスキャニング・トンネリング
・マイクロスコープのすぐ下の情報層の表面に合焦し、
又はスキャニング・トンネリング・マイクロスコープの
チップに合焦する。合焦光源が情報層の表面に合焦した
場合、合焦光源は情報層の材料に直接エネルギーを伝え
る。合焦光源がスキャニング・トンネリング・マイクロ
スコープのチップに合焦した場合、情報は間接的に伝え
られる。更に詳細には、スキャニング・トンネリング・
マイクロスコープのチップを合点光源で照射することに
より、追加のエネルギーがチップ内の電子に伝わり、そ
れによりその場所での電子のトンネリングが、記録され
るべき情報に従い、媒体の情報層内の化学的又は物理的
変化を生ずる。この物理的行程は、フィジカル・レビュ
ー、Ｂ１３５巻、８３０１ （１９８７）において、ガ
オ及びライフエンベルガーにより充分１０１究され記述
されている。チップ及び情報層への合焦の糾み合せによ
っても、充分うまく採用可能である。
・マイクロスコープのすぐ下の情報層の表面に合焦し、
又はスキャニング・トンネリング・マイクロスコープの
チップに合焦する。合焦光源が情報層の表面に合焦した
場合、合焦光源は情報層の材料に直接エネルギーを伝え
る。合焦光源がスキャニング・トンネリング・マイクロ
スコープのチップに合焦した場合、情報は間接的に伝え
られる。更に詳細には、スキャニング・トンネリング・
マイクロスコープのチップを合点光源で照射することに
より、追加のエネルギーがチップ内の電子に伝わり、そ
れによりその場所での電子のトンネリングが、記録され
るべき情報に従い、媒体の情報層内の化学的又は物理的
変化を生ずる。この物理的行程は、フィジカル・レビュ
ー、Ｂ１３５巻、８３０１ （１９８７）において、ガ
オ及びライフエンベルガーにより充分１０１究され記述
されている。チップ及び情報層への合焦の糾み合せによ
っても、充分うまく採用可能である。
更に強調すべきことは、書き込みのために、ＳＴＭ電子
ビームは媒体をそれの第２励起状態に励起する必要はな
いことである。２つの励起レベルを示す材料を情報層に
採用するシステムの使用は、読み取りが容易かつ迅速で
あるシステムの可能性があるため、奸ましい。１つの助
起レベルのみしか示さない材料を情報層に使用する媒体
も、本発明において使用可能である。そのような場合、
なおチップ内にある電子に書き込むために必要な追加の
エネルギーを伝えるために、含！，（％光がＳ ｉ’
Ｍチップに合焦されることが最も奸ましい。
ビームは媒体をそれの第２励起状態に励起する必要はな
いことである。２つの励起レベルを示す材料を情報層に
採用するシステムの使用は、読み取りが容易かつ迅速で
あるシステムの可能性があるため、奸ましい。１つの助
起レベルのみしか示さない材料を情報層に使用する媒体
も、本発明において使用可能である。そのような場合、
なおチップ内にある電子に書き込むために必要な追加の
エネルギーを伝えるために、含！，（％光がＳ ｉ’
Ｍチップに合焦されることが最も奸ましい。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、情報層からなる情報媒体内に情報を記録する方法で
あって、前記情報層が媒体の最上部の層である前記方法
において、 最上部の層としての情報層を有する情報媒体を提供する
段階と、 スキャニング・トンネリング・マイクロスコープのチッ
プ及び／又は情報媒体の表面を合焦光源からの光により
照射すると共に、情報媒体の表面の上方でスキャニング
・トンネリング・マイクロスコープのチップを通過させ
、前記合焦光源を記録されるべき情報に従い変調し、そ
れにより化学的又は物理的変化を前記媒体の情報層に発
生させ、情報の記録されたビットのトラックを形成する
段階とを含むことを特徴とする、情報層からなる情報媒
体内に情報を記録する方法。 ２、情報が記録され得る情報層からなる情報媒体に情報
を記録する方法であって、前記情報層が前記媒体の最上
部の層である方法において、情報層をその最上部の層と
して有するそのような情報媒体を提供し、前記情報層を
第１励起状態及び第２励起状態を示す材料から形成し、
第２励起状態への励起により材料内に化学的又は物理的
変化を生ずる段階と、合焦光源からの光によって情報媒
体の表面を照射すると共に、情報媒体の前記層の上方に
スキャニング・トンネリング・マイクロスコープのチッ
プを通過させる段階と、 前記スキャニング・トンネリング・マイクロスコープの
チップを、前記チップのすぐ下の材料を第１励起状態に
励起するに充分な電圧を有して前記情報媒体の表面の上
方をこれにきわめて接近して通過させる段階と、 前記合焦光源による前記情報媒体の前記照射を記録され
るべき情報に従い変調し、前記照射がスキャニング・ト
ンネリング・マイクロスコープのチップのすぐ下の材料
に対するものであり、それにより情報媒体の任意の地点
の上方をスキャニング・トンネリング・マイクロスコー
プのチップが通過すると同時に合焦光源により前記点の
照射が行われ、前記照射がスキャニング・トンネリング
・マイクロスコープのチップのすぐ下の材料を第１励起
状態から第２励起状態へと励起させるに充分な頻度と強
さとを有して行われる段階とを含むことを特徴とする情
報が記録され得る情報層からなる情報媒体に情報を記録
する方法。３、照射及び第２励起状態への励起による前
記変化が、酸化又は環化であることを特徴とする請求項
２に記載の方法。 ４、前記情報層の前記材料が有機材料からなることを特
徴とする請求項２に記載の方法。５、前記情報層の前記
材料がナフタロシアニン化合物であることを特徴とする
請求項２に記載の方法。 ６、前記情報層の前記材料が蛍光染料であることを特徴
とする請求項２に記載の方法。 ７、前記有機材料がスチルベン、アゾベンゼン、又はア
ニル化合物であることを特徴とする請求項４に記載の方
法。 ８、情報層を有する情報媒体に情報を記録する方法であ
って、前記情報層が前記媒体の最上部の層である前記方
法において、 前記最上部の層としての情報層を有する情報媒体を提供
し、前記情報層を第１励起状態及び第２励起状態を示す
ナフタロシアニン材料から形成し、第２励起状態への励
起により分子レベルで前記素材の検知可能な変化を生ず
る段階と、 前記情報層の材料を第１励起状態へ励起するに充分な一
定電圧でスキャニング・トンネリング・マイクロスコー
プのチップを情報媒体の表面の上方を通過させると共に
、情報媒体の表面を合焦光源からの光により照射し、前
記合焦光源の光の照射を記録されるべき情報に従い変調
し、前記照射を情報層のナフタロシアニン材料を第１励
起状態から第２励起状態へ励起するに十分な頻度および
強度で行い、それによりナフタロシアニン材料の酸化を
生ずる段階を含むことを特徴とする情報媒体に情報を記
録する方法。 ９、媒体の最上部の層に情報層を備えてなる情報媒体に
情報を記録する方法であって、 最上部の層として情報層を有する情報媒体を提供する段
階と、 スキャニング・トンネリング・マイクロスコープのチッ
プを情報媒体の表面の上方で通過させ、該チップを変調
された合焦光源により照射し、光源による該チップの照
射を記録されるべき情報に応じて変調し、これにより十
分な追加のエネルギがチップの電子に与えられて電子の
トンネル効果により、記録されるべき情報に応じて、媒
体の情報層の中に化学的あるいは物理的な変化生ずるよ
うにする段階と、を備えて成る情報媒体に情報を記録す
る方法。 １０、前記材料に生ずる変化が分子レベルでの化学変化
であることを特徴とする請求項９に記載の方法。 １１、前記変化が酸化、異性体化、又は環化であること
を特徴とする請求項９に記載の方法。 １２、前記情報層の前記材料が有機材料からなることを
特徴とする請求項９に記載の方法。 １３、前記情報層の前記材料がナフタロシアニン化合物
からなることを特徴とする請求項９に記載の方法。 １４、前記情報層の前記材料が蛍光染料であることを特
徴とする請求項９に記載の方法。１５、前記情報層の前
記材料がスチルベン、アニル又はアゾベンゼン化合物か
らなることを特徴とする請求項９に記載の方法。 １６、請求項１の前記方法により得られる情報媒体。 １７、請求項２の前記方法により得られる情報媒体。 １８、請求項８の前記方法により得られる情報媒体。 １９、請求項９の前記方法により得られる情報媒体。 ２０、請求項１５の前記方法により得られる情報媒体。 ２１、基材上に支持された情報層を有する情報媒体であ
って、前記情報層が、１０＾１＾２から１０＾１＾４ビ
ット／ｃｍの範囲の情報密度のビットを有する情報トラ
ックを含むことを特徴とする情報媒体。 ２２、前記媒体がディスク形状であることを特徴とする
請求項２１に記載の情報媒体。
Applications Claiming Priority (2)
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