JPH04123337A - 記録および／または再生を行なう装置 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、メモリ効果をもつ記録媒体を用いこの記録媒
体に記録を行ない、および／またはその記録情報を再生
する、記録および／または再生を行なう装置に関する。

［従来の技術］ メモリデバイスの大容量化を行なう方法として、半導体
固体メモリにおいては単位メモリセル構造の減少、光ま
たは磁気メモリにおいては記録波長の低減といったメモ
リ単位ビットの微小化を行なう方法があげられる。メモ
リ単位ビットの微小化という点で現在量も可能性を秘め
ているのは、走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）の原理を
用いたメモリであろう、ＳＴＭは固体の表面状態を高い
分解能で分析できるため、これをメモリに応用して記録
媒体表面上に凹凸または電子状態の変化をｎｍの単位で
記録再生する方法がいくつか提案されている（特開昭６
３−１６１５５２号、特開昭６３−１６１５５３号等参
照）。

また、大容量化を図るための別の手段として、メモリ単
位ビットに対して多重記録を行なうことがあげられる。

このような多重記録の方法として、例えば、光メモリの
単位ビット（〜１μｍ口）に波長多重ご己録を行なう、
フォトケミカル・ホール・バーニング効果を用いたメモ
リや、量子効果デバイスの１つである共鳴トンネルトラ
ンジスタを用いた多値メモリの提案などがなされている
。

すなわち、メモリ単位ビットの微細化と多値記録の両方
が具現化できれば、非常に大容量のメモリが実現できる
わけである。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、フォトケミカル・ホール・バーニング効
果は極低温を必要とされるため、実用化に際して大きな
制限を受けるという問題がある。

また、量子効果デバイスを用いた多値メモリに関しても
、共鳴トンネリングトランジスタなどを多数集積化して
大容量メモリを作製するには数多くのプロセスが必要で
、実用化するには未解決の技術的な課題が多く残ってい
る。

また、ＳＴＭの原理を用いたメモリに関しても、実用上
大きな制約なく多値記録性を発揮させる方法が求められ
ている。

本発明の目的は、このような従来技術の問題点に鑑み、
情報の記録および／または再生を行なう装置および方法
において、装置の複雑な製造プロセスを必要としたり、
実用上の大きな制約を受けることなく単位記録部分に多
値情報を記録し、および／またはその情報を再生できる
ようにすることにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため本発明では、探針を介して情報
を記録媒体に記録しおよび／または記録媒体に記録され
た情報を再生する装置において、記録媒体に記録情報に
応じて３種以上の状態が形成されるようにして記録を行
なう手段および／または３種以上の状態を検出して情報
を再生する手段を有するものを用いるようにしている。

記録媒体に記録された情報は、電気メモリ効果を生じな
い範囲の掃引電圧又は電圧パルスを導電性探針と記録媒
体間に印加して導電性探針と記録媒体間に流れる電流に
基づいて再生されるのが望ましい。

記録媒体として、電圧電流のスイッチング特性に対して
メモリ効果を持つ材料を用いるのが望ましいが、このよ
うな材料として、例えば、π電子系有機化合物があげら
れる。

記録媒体として有機記録媒体を用いる場合、有機記録媒
体は、通常、絶縁性を示すため、金属電極を有する基板
上に形成されるのが好ましい。

有機記録媒体を形成するには、具体的には蒸着法やクラ
スターイオンビーム法等の通用も可能であるが、制御性
、容易性そして再現性などを考慮すると、公知の従来技
術の中ではラングミュア−プロジェット法（ＬＢ法）を
用いるのが極めて好適である。そして、基板上に形成す
る電極の材料としては、このＬＢ膜形成の際に表面が絶
縁性の酸化膜をつくらない導電材料、例えば貴金属やＩ
ＴＯなとの酸化物導電体を用いることが好ましい。

［作用コ この構成において、記録時には記録すべき情報に応じて
、３種以上の状態となり、所望の情報が１己録される。

このようにして記録媒体に記録された情報は、３種以上
の状態として情報が記録されている各部分の導電率に応
じた電流変化として、再生される。

すなわち、装置の複雑な製造プロセスを必要としたり、
実用上の大きな制約を受けることなく単位記録部分に多
値情報が記録され、また、その情報が再生される。

［実施例］ 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係る情報記録再生装置の
構成を示すブロック図である。

同図において、１は導電性の探針、２は圧電体微動機構
、３は記録媒体、４は情報が記録された記録部分の一単
位である記録ビットである。記録媒体３は円盤状であり
、図示せぬモータにより角速度一定又は線速度一定で回
転されうるようになっている。

記録ビット４はらせん状又は同心円状に形成され、再生
時には、探針１が固定された圧電体微動機構２を図示せ
ぬリニアモータなどの駆動機構により、記録媒体３の半
径方向に直線的に駆動することにより任意の記録ビット
列へアクセスし、再生を行なう。そして通常、探針１と
記録媒体３の間には可変電源５により１■のバイアス電
圧を媒体３をアース側として印加し、両者の間を流れる
トンネル電流が一定（１ｐＡ）となるように制御回路８
が距離制御信号Ｃｄを出力し、距離調整用圧電素子２ａ
を制御するように構成される。

記録媒体３は基板、下地電極および単分子累積膜から成
り、ヘキサメチルジシラン（ＨＭＤＳ）の飽和蒸気中に
一昼夜放置して疎水処理したガラス基板（コーニング社
製＃７０５９）上に、下弓き層としてＣｒを真空蒸着法
により厚さ５００人堆積させ、更にＡｕを同法により蒸
着（膜厚１０００人）して下地電極を形成し、係る基板
を担体としてＬＢ法によりスクアリリュムビス−６−オ
クチルアズレン（ＳＯＡＺ）の単分子膜の累積を行なう
ことにより作製される。

次に、記録媒体の電気メモリ効果について説明する。

第３図は、有機記録媒体について印加電圧の大きさによ
り４種の導電率範囲の状態となることを確認するために
製作した実験用素子を示す斜視図である。この素子は、
基板１５上にＡｕ電極１６を形成した電極基板上に前記
のような方法で有機記録媒体としてのπ電子系有機化合
物の単分子累積＠１８を形成しさらに上電極としてＡＪ
２電極１７を形成したものである。すなわち、金属−絶
縁体−金属（Ｍ　Ｉ　Ｍ）構造の素子である。

この素子の上下電極１６．１７間に電圧を印加したとき
の電圧電流特性（Ｖｌ特性）を測定すると、第４図に示
すように、４種類の導電率の異なる状態、すなわち、Ｏ
ＦＦ状態、ＰＲＥ状態、ＯＮ状態およびＭＩＤ状態が観
測される。

更に、第５図に示すように、ＯＦＦ状態（抵抗値が数Ｍ
Ω〜数十ＭΩ）、ＰＲＥ状態（抵抗値がＩＫΩ〜数にΩ
）、ＯＮ状態（抵抗値が数十Ω）、ＭＩＤ状態（抵抗値
が数十にΩ〜数百にΩ）を、それぞれ特定の電気信号を
付与することにより任意に作成することができ、各状態
がメモリ性を有することが見い出されている。

このように本実施例では、探針と記録媒体間に異なる掃
引電圧、又は異なる電圧のパルス電圧を印加することで
、異なる印加電圧に対し、３種以上の導電率の異なるメ
モリ性を有する状態を出現させて、多値記録性を発揮さ
せるようにしている。

探針１は、白金を機械的に切断して尖鋭化したもの（先
端半径く０．１μｍ）を用いている。

次に、記録時の動作について説明する。

まず、制御回路８か、両者の間の距離が変化しないよう
に距離制御信号Ｃｄを一定にホールドしたまま電源制御
信号Ｃｅを介して探針１と記録媒体３の間のバイアス電
圧を６Ｖまで掃引した後、再びＩＶに戻すことにより、
探針１と記録媒体３間に１０ｐＡの電流が流れる状態と
する。これがＯＦＦ状態である。さらにこの状態で２〜
３Ｖまでバイアス電圧を掃引した後１ｖに戻すことによ
り、１ｎＡの電流が流れる状態とする。これがＭＩＤ状
態である。さらに、ＭＩＤ状態でバイアス電圧を負方向
に−７〜−１０Ｖ掃引した後＋１５ｖに掃引し、そして
ＩＶに戻すことにより１００ｎＡの電流が流れる状態と
する。これがＯＮ状態である。また、ＭＩＤ状態又はＯ
Ｎ状態のビットに対して、バイアス電圧を６Ｖまで掃弓
した後、１ｖに戻してやることでＯＦＦ状態になる。

各状態はメモリ性を有し、またそのビットは１０ｎｍ程
度の分解能で書き込まれていることが５７Ｍ観測で確認
されている。

即ち、探針１と記録媒体３の間のバイアス電圧の掃引を
変えることによりナノメートルオーダの記録波長で、電
気メモリ効果によりＯＦＦ。

ＭＩＤ、ＯＮの３つの状態をもつビットの記録が行なえ
る。このようにして記録媒体３上に円心円状又はらせん
状に情報を記録する。

再生の際は、探針１と記録媒体３の間に電気メモリ効果
を生じないＩＶの電圧を印加しながら、トンネル電流の
変化を検出する。再生時に検出されるトンネル電流は、
ＯＦＦ、ＭＩＤ、ＯＮの各状態の記録ビットで電流レベ
ルが異なるため、閾値回路のような復調回路１３を用い
て再生信号１４を得ることができる。

マタ、上記の様な、ＯＦＦ、ＭＩＤ、ＯＮ状態の作成は
パルス電圧を印加することによっても可能である。探針
１と記録媒体３の間に６■のパルス電圧を与えるとＯＦ
Ｆ状態にすることができる。ＭＩＤ状態作成は、ＯＦＦ
状態で２〜４ｖのパルス電圧を印加することにより可能
で、ＯＮ状態はＭＩＤ状態で−７〜−１０Ｖのパルス電
圧を印加した後、１．５ｖ〜３ｖのパルス電圧を印加す
ればよく、ＭＩＤ又はＯＮ状態からＯＦＦ状態を作成す
るには６■程度のパルス電圧を印加すればよい。この時
のパルス幅は、１０　ｎ　ｓｅｃ以上１ｍ５ｅｃ以下で
ある。

第２図は、本発明の他の実施例を示す。本実施例では、
圧電体微動機構２として、円筒型圧電素子２ａ、２ｂを
有するものを用いている０円筒型圧電素子は、図示せぬ
リニアモータなどの駆動機構により、媒体上をアクセス
することができる。

記録媒体３は、その基板、下地電極を上述実施例と同様
に形成した電極基板上にＬＢ法を用いてポリイミド単分
子膜を累積し、この膜を３００℃で１０分加熱を行なう
ことでポリイミドとしたものである。

この記録媒体３と探針１間に上述実施例と同様にＩＶの
バイアス電圧を印加し、１ｐＡのトンネル電流が流れる
ように探針１をＺ方向（上下方向）に駆動する圧電素子
２ａを制御する。さらに、上述実施例と同様にしてバイ
アス電圧の掃弓又はパルス電圧の印加を行なうことによ
り、上述実施例と同様の結果を得ることができる。即ち
バイアス電圧の掃引又はパルス電圧の印加により、ＯＦ
Ｆ％ＭＩＤ、ＯＮ状態が得られ、かつ各状態のメモリー
性があることが観測される。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、記録および／また
は再生装置において、記録媒体に３ｆ！以上の状態とな
るものを用いるようにしたため、装置の複雑な製造プロ
セスを必要としたり、実用上の大きな制約を受けること
なく、容易に多値記録性を発揮させ、メモリ記録密度を
高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る情報記録再生装置の
構成を示すブロック図、 第２図は、本発明の他の実施例に係る情報記録再生装置
の構成を示すブロック図、 第３図は、ＭＩＭ素子の構成略図、そして第４図と第５
図は、第３図の素子に於いて得られる電気的特性を示す
特性図である。 １：探針、２：圧電体微動機構、２ａ：距ｍ調整用圧電
素子、２ｂ：位置調整用圧電素子、３：記録媒体、４：
記録ビット、５：可変電源、１５：基板、１６：下地電
極、１７：上部電極、１８二単分子累積腹層。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）探針を介して情報を記録媒体に記録しおよび／ま
   たは記録媒体に記録された情報を再生する装置において
   、記録媒体に、記録情報に応じて３種以上の状態が形成
   されるようにして記録を行なう手段、および／または３
   種以上の状態を検出して情報の再生を行なう手段を有す
   ることを特徴とする記録および／または再生を行なう装
   置。
2. （２）記録媒体に記録された情報は、電気メモリ効果を
   生じない範囲の掃引電圧又は電圧パルスを導電性探針と
   記録媒体間に印加して導電性探針と記録媒体間に流れる
   電流に基づいて再生される、請求項１記載の記録および
   ／または再生を行なう装置。