JPH04271037A - 記録媒体 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はコンピューター等のファ
イル記録装置用の記録媒体に係り、特に高密度化及び大
記憶容量化に好適であり、且つ書き換え可能な記録媒体
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の大容量記憶装置用の記録媒体とし
ては、磁性材料が使われることが多かった。この様な記
録媒体については、例えば、オーム社、「磁性材料セラ
ミックス」、桜井、金丸編、Ｐ１４３（昭和６１年）に
記載されている。又、酸化物を上記記録媒体として用い
た例としては、酸化物超伝導体を用いて超伝導臨界温度
より低い温度で記録再生することが特開昭６３−２６８
０８７号公報に開示されている。しかし、この記録媒体
は超伝導臨界温度以下の低温で使用することが条件にな
っている。

【０００３】

【発明が解決しようとしている問題点】上記従来技術に
おいて、磁性材料を使用する場合は磁性材料の磁化状態
を利用する為、高密度化においては磁区の微小化と検出
する信号強度との関係から数μｍ程度のビット周期が限
界と考えられ高密度化が達成出来ないという問題がある
。一方、酸化物超伝導体を利用した記録媒体においては
、超伝導状態を示す温度まで媒体を冷却し、この状態で
酸素イオンと水素イオンを針状イオン照射源より照射し
て超伝導状態と常伝導状態の２状態を２進法の２値信号
に対応させるものである為、この方式では記憶容量を大
きくすることは出来るが実用上の問題がある。即ち、現
在知られている超伝導体の臨界温度は約１６０Ｋより低
いものばかりであり、実際に記録する場合には約１６０
Ｋより低い温度に冷却しなければならない為、液体窒素
や液体ヘリウム等の冷却用媒体を使用するか或いはクラ
イオポンプ等の特殊な冷却装置を使用しなければならな
いという大きな問題がある。従って本発明の目的は、記
録容量を磁性材料を使用した時よりも大きくし、且つ、
特殊な冷却媒体や冷却装置を使用することなく情報の書
き込み及び読み出しが可能な記録媒体を提供することで
ある。

【０００４】

【問題点を解決する為の手段】上記目的は以下の本発明
によって達成される。即ち、本発明は、酸化物導電体に
含まれる酸素量を制御し、酸素量の大小を利用して情報
を記録する記録媒体において、上記酸化物導電体がＬｎ
−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ（ＬｎはＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ａｃ等の周
期律表３族ａ亜族に属する元素を表わす。）からなる元
素で表わされ、Ｌｎ、Ｂａ及びＣｕの金属の合計量を１
００％とした場合、Ｌｎの割合（原素数比）が５〜１７
％であることを特徴とする記録媒体である。

【０００５】

【作用】酸化物に含まれる酸素量を制御し、酸化物中の
酸素含有量の大小の状態を利用し、この状態変化を信号
に対応させ情報の書き込み及び読み出しを行う。即ち、
酸化物中の酸素量は光、或は熱等により変化し、この酸
素量の変化に伴い酸化物は大きな物性変化を引き起こす
が、これを利用して情報の書き込み及び読み出しを行う
ものである。例えば、ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｙ（０＜ｙ
＜１）材料では、ｙ値が約０．５より大きい場合には、
結晶構造はｔｅｔｒａｇｏｎａｌ構造であり、ｙ値が０
．５より小さい場合にはｏｒｔｈｏｒｈｏｍｂｉｃ構造
である。この場合、ｏｒｔｈｏｒｈｏｍｂｉｃ構造では
超電導性を示すが、ｔｅｔｒａｇｏｎａｌ構造では半導
体的な電気特性を示す。その他、この酸素量変化に伴う
結晶構造の変化によって、例えば、電気抵抗率や反射率
も変化する。例えば、室温付近での電気抵抗率はｔｅｔ
ｒａｇｏｎａｌ構造の方がｏｒｔｈｏｒｈｏｍｂｉｃ構
造より大きくなるが、同じｔｅｔｒａｇｏｎａｌ構造で
も酸素量を少なくすると電気抵抗率は更に大きくなる。 又、光学特性も酸素量の変化に伴い変化し、反射率は酸
素量が少ない、即ちｙ値が大きいものの方が反射率が小
さくなる。そして光の吸収率も反射率と同様に酸素量に
より変化する。

【０００６】この様な物性変化は、ｙが小さいｏｒｔｈ
ｏｒｈｏｍｂｉｃ構造でも同様に生じ、又、酸素量の変
化は酸化物がどの様な温度においても電解や電流を加え
ることにより、或は光を照射することにより制御するこ
とが出来、且つ、酸化物中の酸素量は電界、電流、光と
いう入力信号の強さにより連続的に変化させることが出
来る。本発明は、上記の様な酸化物中の酸素量の変化に
より生じる電気抵抗率、光の吸収率、反射率等の電気的
あるいは光学的な物理量の変化を利用して各種情報の信
号を記録するものである。更に酸化物導電体のＬｎの組
成比を５〜１７％にすることにより、Ｌｎの組成比が４
％以下の膜並びにＬｎの組成比が１８％以上の膜に比べ
電気抵抗率が小さくなる。　　この結果、信号のノイズ
が小さくなり、データの信頼性も向上する。又、記録時
の低消費電力化の達成も可能となる。加えて、酸化物導
電体のＢａの組成比を２０〜３４％、Ｃｕの組成比を４
９％以上にすることで酸化物導電体の結晶構造を安定化
させ、更に信頼性、耐久性を向上させることが出来る。

【０００７】本発明に用いる酸化物導電体は、必要に応
じて基体上或いは電極を付けた基体上に形成することも
出来る。どの様な基体を選ぶかは酸化物導電体の結晶性
や平坦性により任意に決めることが出来る。酸化物導電
体を平面的に構成された形状とすることで、記録媒体の
持つ分解能を原子オーダーまで高くすることが可能とな
る。例えば、走査型トンネル顕微鏡（以下ＳＴＭと略す
）を用いた記録方式を用いる場合でもＳＴＭの限界まで
の高密度記録が可能になる。又、記録媒体の表面に１μ
ｍ以下のピット間隔で３μｍ以下の凹凸をつけることに
より記録位置のズレが少なくなり、書き込み、読み取り
の精度を向上させることが出来る。又、針の位置決めも
容易となる。

【０００８】更に本発明では、酸化物導電体の上部に保
護層を設けることも出来る。保護層の材質としては、Ａ
ｇやシリコンオイル等の酸素透過性材料、或いはＴｉや
Ｃｒ等の酸素を吸収する材料或いはＡｕ、ＳｉＯ２、ア
モルファスシリコン等の酸素不透過性材料等を用いるこ
とが出来る。この様な材料を用いた保護層を形成するこ
とで、記録媒体としての機能を損なうことなく、酸化物
導電体層を保護することが出来る。本発明の記録媒体へ
の書き込みは、酸化物導電体の酸素量を微少部分で変化
させるものならばどんな方法でもよく、例えば、電気的
加熱や光照射、トンネル電流を利用するもの等を用いる
ことが出来る。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の詳細を実施例により説明する
。 実施例１ 図１に本発明の実施例を示す。石英基板（基板：１）上
に抵抗加熱法でＣｒを１００オングストローム、Ａｕを
１，０００オングストロームの厚さに夫々積層した（電
極：２）。次にその上にＲＦマグネトロンスパッタ法で
、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ膜を５，０００オングストローム
堆積した（酸化物導電体：３）。この時の成膜条件はＹ
：Ｂａ：Ｃｕ＝１０：３０：６０（原子数比）となる様
調整したＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ焼結体をスパッタリングタ
ーゲットとして用い、ガス圧Ａｒ５Ｐａ、パワー１００
ｗ、基板温度３００℃とした。この様にして作製したＹ
−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ膜は、金属元素の組成比がＹ：Ｂａ：
Ｃｕ＝１０：３０：６０（原子数比）で、アモルファス
状態であった。更にこの記録媒体に対する情報の書き込
み例を図２に示す。４は針状電極を表わし、タングステ
ンを用いた。この針状電極４の先端を酸化物導電体層３
との距離を約１５オングストロームに設定し、周囲を酸
素ガスで満たす。次に針状電極４を酸化物導電体層３の
間に５Ｖの電圧パルスを印加すると、酸化物導電体層３
の一部が加熱され、酸素の拡散が生じ酸素量が変化し、
その部分の酸化物導電体層３の電気抵抗率が変化する（
３ａ図示）。図３は、この際の電圧パルスの印加回数と
電気抵抗率の変化を示したものである。

【００１０】更に、針状電極４をＸＹ方向にスキャンニ
ングすることにより、酸化物導電体層３上に電気抵抗率
の変化した部分３ａを多数作ることが出来、この結果、
大容量且つ多価値情報の書き込みを行うことが可能とな
る。本実施例では記録容量は針状電極の先端の形状及び
針状電極の位置決め精度で決定される。通常は針状電極
の先端は曲率半径が１ナノメートル程度となるので記録
セルの大きさも同程度となる。更に位置決めの精度も０
．０２ナノメートル程度の分解能にすることが可能であ
る。尚、情報の消去は、真空中で２５０℃の熱処理を行
うことにより出来る。

【００１１】実施例２ 図４に本発明の第２の実施例の概略図を示す。本実施例
では基板１として酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を用い、
その上にクラスターイオンビーム法でＹ−Ｂａ−Ｃｕ−
Ｏ膜を堆積し、酸化物導電体層３を形成した。この時の
成膜条件は、蒸着源としてＹ、ＢａＯ、Ｃｕを独立に用
い、イオン化条件をＹについてはイオン化電流１０ｍＡ
、加速電圧０．２Ｋｋ、ＢａＯ、Ｃｕについてはイオン
化電流５０ｍＡ、加速電圧０．５ｋＶとし、基板温度を
４２０℃とした。成膜時には基板付近に４×１０−４Ｔ
ｏｒｒの酸素ガスを吹き付けながら、基板上で金属３元
素の組成比が、Ｙ：Ｂａ：Ｃｕ＝７：３３：６０（原子
数比）となる様に成膜した。膜厚は６，０００オングス
トロームとした。更にこの上に保護層５として酸素透過
性物質である銀を通常の抵抗加熱法で１，０００オング
ストローム成膜した。これらを通常の微細加工プロセス
により、図４に示す様に０．５μｍピッチで０．５μｍ
の高さに凹凸形状に加工した。この場合の電気抵抗率を
測定したところ１×１０−３Ω・ｃｍであった。この様
にして作成した記録媒体への書き込みは、記録媒体の保
護層５と針状電極４間の距離を５０オングストローム、
印加電圧を５０Ｖとした以外は実施例１と同様にして行
うことが出来た。この場合のパルス印加回数と電気抵抗
率の関係を図５に示す。本実施例では保護層を設けたこ
とにより、酸化物導電体層３を物理的に保護することが
出来た。尚、情報の消去は酸素雰囲気中で２５０℃の熱
処理を行うことで可能である。

【００１２】実施例３〜６ 図６は実施例３〜６の概略図である。基板、電極、酸化
物導電体、保護層に表１に示す材料を用いて、実施例１
及び２と同様にして記録媒体を作成した。その際、電極
は通常の蒸着法で作成した。又、酸化物導電体層３は、
実施例２と同様にクラスターイオンビーム法で、Ｙ、Ｈ
ｏ、Ｙｂが夫々金属組成全体の約６〜１５％になる様調
整して作成した。これを微細加工プロセスにより図６に
示す様に、０．４μｍピッチで１μｍの高さに凹凸形状
に加工した。この凹凸のピットは基板中心から渦巻状に
並んでいるものである。保護層５は材料により蒸着法、
スピンコート法等を適宜選んで作成した。保護層５とし
て実施例３では、酸素透過性物質であるシリコンオイル
を用い、実施例４では酸素を吸収する物質であるＡｌを
用いた。又、実施例５、６では保護層５として酸素を通
さない物質であるＡｕ、ａ−Ｓｉを夫々用いた。この様
にして作成した記録媒体を用い、情報の書き込み消去を
行ったところ、実施例３では実施例２と同様の方法で情
報の書き込み及び消去を行うことが出来た。

【００１３】実施例４では実施例２と同様の方法で書き
込みを行ったところ、酸化物導電体膜中の酸素が加熱に
よって拡散し、保護層５に吸収され電気抵抗率が変化し
書き込みを行うことが出来た。しかしながら、情報の消
去は出来なかった。実施例５、６では実施例２と同様の
方法で書き込みを行ったところ、酸素は保護層５に抑え
られ、酸化物導電体層の基板１側へ移動し、書き込みを
行うことが出来た。又、情報の消去も実施例２と同様に
行うことが出来た。

【表１】

【００１４】

【発明の効果】以上述べた様に本発明は、酸化物中の酸
素量の変化を利用して情報を記録するものであり、磁性
材料を用いた場合に比べ記録容量を大幅に増大すること
が出来る。更に、従来の酸化物超伝導体を用いたものに
比べ、多値記録が可能となると共に、常温で使用するこ
とが可能となる。又、本発明では酸化物導電体中のＬｎ
の組成比を５〜１７％にすることによって、Ｌｎの組成
比が４％以下の材料並びにＬｎの組成比が１８％以上の
材料に比べ電気抵抗率が小さくなり、記録時の信頼性が
向上すると共に、消費電力の低減も期待出来る。

【００１５】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の構成概略図。

【図２】本発明の記録媒体に対する書き込み方法の一例
を示す図。

【図３】本発明の実施例１のパルス印加回数と電気抵抗
率の関係を示す図。

【図４】本発明の実施例２の構成概略図。

【図５】本発明の実施例２のパルス印加回数と電気抵抗
率の関係を示す図。

【図６】本発明の実施例３〜６の構成概略図。

【符号の説明】

１：基板 ２、４：電極 ３：酸化物導電体層 ３ａ：特性の変化した部分 ５：保護層

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　酸化物導電体に含まれる酸素量を制御
   し、酸素量の大小を利用して情報を記録する記録媒体に
   おいて、上記酸化物導電体がＬｎ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ（Ｌ
   ｎはＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ａｃ等の周期律表３族ａ亜族に属
   する元素を表わす。）からなる元素で表わされ、Ｌｎ、
   Ｂａ及びＣｕの金属の合計量を１００％とした場合、Ｌ
   ｎの割合（原素数比）が５〜１７％であることを特徴と
   する記録媒体。
2. 【請求項２】　　酸化物導電体がその材料固有の温度に
   より低温で超伝導状態に転移する酸化物である請求項１
   に記載の記録媒体。
3. 【請求項３】　　酸化物導電体がある特定の値前後の酸
   素量で結晶構造が変化する酸化物である請求項１又は２
   に記載の記録媒体。
4. 【請求項４】　　酸素量の大小の状態を光の照射、電界
   の印加又は電流を流すことによって変化させる請求項１
   、２又は３に記載の記録媒体。
5. 【請求項５】　　酸化物導電体Ｌｎ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏの
   Ｂａの割合が２０〜３４％、Ｃｕの割合が４９％以上で
   ある請求項１〜４に記載の記録媒体。
6. 【請求項６】　　酸化物導電体が電極を付けた基体上に
   形成されている請求項１〜５に記載の記録媒体。
7. 【請求項７】　　酸化物導電体が基体上に平面的に構成
   された形状である請求項１〜６に記載の記録媒体。
8. 【請求項８】　　記録媒体の表面に１μｍ以下のピット
   間隔で３μｍ以下の凹凸が形成されている請求項１〜６
   に記載の記録媒体。
9. 【請求項９】　　酸化物導電体の上部に保護層が形成さ
   れている請求項１〜８に記載の記録媒体。
10. 【請求項１０】　　保護層が酸素透過性材料からなる請
    求項９に記載の記録媒体。
11. 【請求項１１】　　保護層が酸素を吸収する材料からな
    る請求項９に記載の記録媒体。
12. 【請求項１２】　　保護層が酸素不透過性材料からなる
    請求項９に記載の記録媒体。