JPH04324140A - 情報再生及び／又は情報記録装置 - Google Patents
情報再生及び／又は情報記録装置Info
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- JPH04324140A JPH04324140A JP3094380A JP9438091A JPH04324140A JP H04324140 A JPH04324140 A JP H04324140A JP 3094380 A JP3094380 A JP 3094380A JP 9438091 A JP9438091 A JP 9438091A JP H04324140 A JPH04324140 A JP H04324140A
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Classifications
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- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B9/00—Recording or reproducing using a method not covered by one of the main groups G11B3/00 - G11B7/00; Record carriers therefor
- G11B9/12—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
- 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
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
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- G11B19/02—Control of operating function, e.g. switching from recording to reproducing
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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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- G11B9/1418—Disposition or mounting of heads or record carriers
- G11B9/1427—Disposition or mounting of heads or record carriers with provision for moving the heads or record carriers relatively to each other or for access to indexed parts without effectively imparting a relative movement
- G11B9/1436—Disposition or mounting of heads or record carriers with provision for moving the heads or record carriers relatively to each other or for access to indexed parts without effectively imparting a relative movement with provision for moving the heads or record carriers relatively to each other
- G11B9/1445—Disposition or mounting of heads or record carriers with provision for moving the heads or record carriers relatively to each other or for access to indexed parts without effectively imparting a relative movement with provision for moving the heads or record carriers relatively to each other switching at least one head in operating function; Controlling the relative spacing to keep the head operative, e.g. for allowing a tunnel current flow
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S977/00—Nanotechnology
- Y10S977/84—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure
- Y10S977/849—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure with scanning probe
- Y10S977/85—Scanning probe control process
- Y10S977/851—Particular movement or positioning of scanning tip
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y10S977/00—Nanotechnology
- Y10S977/902—Specified use of nanostructure
- Y10S977/932—Specified use of nanostructure for electronic or optoelectronic application
- Y10S977/943—Information storage or retrieval using nanostructure
- Y10S977/947—Information storage or retrieval using nanostructure with scanning probe instrument
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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばトンネル電流を
用いた高密度な情報記録（消去）及び／又は再生を行な
う技術分野に関する。
用いた高密度な情報記録（消去）及び／又は再生を行な
う技術分野に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来までは磁性体や半導体を素材とした
半導体メモリや磁気メモリが主であったが、近年レーザ
ー技術の進展にともない、有機色素、フォトポリマーな
どの有機薄膜を用いた光メモリによる安価で高密度な記
録媒体が登場してきた。
半導体メモリや磁気メモリが主であったが、近年レーザ
ー技術の進展にともない、有機色素、フォトポリマーな
どの有機薄膜を用いた光メモリによる安価で高密度な記
録媒体が登場してきた。
【０００３】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．Ｂｉｎｎｉｇ ｅｔａｌ．
Ｐｈｙｓ． Ｒｅｖ． Ｌｅｔｔ， ４９，５７ （１
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、しかも試料に電流によ
る損傷を与えずに低電力で観測できる利点も有し、更に
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。
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．Ｂｉｎｎｉｇ ｅｔａｌ．
Ｐｈｙｓ． Ｒｅｖ． Ｌｅｔｔ， ４９，５７ （１
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、しかも試料に電流によ
る損傷を与えずに低電力で観測できる利点も有し、更に
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。
【０００４】ＳＴＭは金属の探針（プローブ電極）と導
電性物質間に電圧を加えて１ｎｍ程度の距離まで近ずけ
るとトンネル電流が流れることを利用している。この電
流は両者の距離変化に非常に敏感である。トンネル電流
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
全電子雲に関する種々の情報をも読み取ることができる
。この際、面内方向の分解能は０．１ｎｍ程度である。
電性物質間に電圧を加えて１ｎｍ程度の距離まで近ずけ
るとトンネル電流が流れることを利用している。この電
流は両者の距離変化に非常に敏感である。トンネル電流
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
全電子雲に関する種々の情報をも読み取ることができる
。この際、面内方向の分解能は０．１ｎｍ程度である。
【０００５】したがってＳＴＭの原理を応用すれば十分
に原子オーダー（サブ・ナノメートル）での高密度記録
再生を行なうことが可能である。例えば、特開昭６１−
８０５３６号公報に開示されている記録再生装置では、
電子ビーム等によって媒体表面に吸着した原子粒子を取
り除き書き込みを行ない、ＳＴＭによりこのデータを再
生している。
に原子オーダー（サブ・ナノメートル）での高密度記録
再生を行なうことが可能である。例えば、特開昭６１−
８０５３６号公報に開示されている記録再生装置では、
電子ビーム等によって媒体表面に吸着した原子粒子を取
り除き書き込みを行ない、ＳＴＭによりこのデータを再
生している。
【０００６】記録層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、例えばπ電子系有機化
合物やカルコゲン化合物類の薄膜層を用いて、記録・再
生をＳＴＭで行なう方法が、特開昭６３−１６１５５２
号公報、特開昭６３−１６１５５３号公報等に開示され
ている。この方法によれば、記録のビットサイズを１０
ｎｍとすれば、１０１２ｂｉｔ／ｃｍ２もの大容量記録
再生が可能である。
に対してメモリ効果を持つ材料、例えばπ電子系有機化
合物やカルコゲン化合物類の薄膜層を用いて、記録・再
生をＳＴＭで行なう方法が、特開昭６３−１６１５５２
号公報、特開昭６３−１６１５５３号公報等に開示され
ている。この方法によれば、記録のビットサイズを１０
ｎｍとすれば、１０１２ｂｉｔ／ｃｍ２もの大容量記録
再生が可能である。
【０００７】実際の装置としてメモリ媒体への記録再生
を行なうためには、記録層とプローブ電極との間の間隔
をトンネル電流が流れる距離の維持制御を安定化させる
必要がある。そこで従来は、記録層とプローブ電極との
間の平均的な間隔が所定の値となるように間隔の制御、
所謂ギャップ変調をトンネル電流の平均値を用いて行な
っていた。これは例えば、特開平１−１３３２３９号公
報に開示される。この方法はプローブ電極が記録ビット
の値に応じて一々上下動しないように、上下動の平均位
置付近にプローブ電極を固定維持するようにサーボ制御
をかけるものである。
を行なうためには、記録層とプローブ電極との間の間隔
をトンネル電流が流れる距離の維持制御を安定化させる
必要がある。そこで従来は、記録層とプローブ電極との
間の平均的な間隔が所定の値となるように間隔の制御、
所謂ギャップ変調をトンネル電流の平均値を用いて行な
っていた。これは例えば、特開平１−１３３２３９号公
報に開示される。この方法はプローブ電極が記録ビット
の値に応じて一々上下動しないように、上下動の平均位
置付近にプローブ電極を固定維持するようにサーボ制御
をかけるものである。
【０００８】又、記録層に情報を書込むためにトンネル
電流を強める際には、その時流れる大きな電流によって
プローブ電極と記録層との間隔が大きく変化してしまわ
ないように、間隔の所定値にホールドするようにアクチ
ュエータのホールド制御（以下、前値ホールドと称する
）を行なっていた。
電流を強める際には、その時流れる大きな電流によって
プローブ電極と記録層との間隔が大きく変化してしまわ
ないように、間隔の所定値にホールドするようにアクチ
ュエータのホールド制御（以下、前値ホールドと称する
）を行なっていた。
【０００９】
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、プ
ローブ電極と記録層との間隔制御をトンネル電流の平均
値を用いて行なう方式は、以下に示す３つの課題を有し
ている。
ローブ電極と記録層との間隔制御をトンネル電流の平均
値を用いて行なう方式は、以下に示す３つの課題を有し
ている。
【００１０】（１） プローブ電極の走査速度を上げ
ると、プローブ電極の先端部が記録層の凸状の記録ビッ
トに衝突する畏れがある。特に、記録ビットの形状が不
揃いのとき頻繁に衝突の発生の可能性が高くなる。
ると、プローブ電極の先端部が記録層の凸状の記録ビッ
トに衝突する畏れがある。特に、記録ビットの形状が不
揃いのとき頻繁に衝突の発生の可能性が高くなる。
【００１１】プローブ電極と記録層との間隔を決めてい
るのは、ＯＮ状態とＯＦＦ状態でそれぞれ流れるトンネ
ル電流の平均値である。この平均値は主として記録層の
ＯＮ状態のときのトンネル電流で決まる。ＯＮ状態とは
、表面形状の変調にて記録する場合は凸形状のビット、
又、電子状態（導電率状態）の変調における記録の場合
は電子密度が高く下地電極との間の導電率（電気伝導率
）が高くなった状態である。このためプローブ電極と記
録層との間隔は、記録層に書込まれたデータ列のパター
ン、すなわちＯＮ状態ビットの検出頻度の影響を受ける
。
るのは、ＯＮ状態とＯＦＦ状態でそれぞれ流れるトンネ
ル電流の平均値である。この平均値は主として記録層の
ＯＮ状態のときのトンネル電流で決まる。ＯＮ状態とは
、表面形状の変調にて記録する場合は凸形状のビット、
又、電子状態（導電率状態）の変調における記録の場合
は電子密度が高く下地電極との間の導電率（電気伝導率
）が高くなった状態である。このためプローブ電極と記
録層との間隔は、記録層に書込まれたデータ列のパター
ン、すなわちＯＮ状態ビットの検出頻度の影響を受ける
。
【００１２】トンネル電流はプローブ電極と記録層との
間の非常に微小な間隔（通常１ｎｍ以下）で制御されて
いるため、例え記録信号がＥＦＭなどの直流成分を持た
ない変調方式を用いたとしても、記録されているデータ
の内容の違いによる僅かな平均トンネル電流の変化がＯ
Ｎ状態ビットでのプローブ電極との衝突を招く。
間の非常に微小な間隔（通常１ｎｍ以下）で制御されて
いるため、例え記録信号がＥＦＭなどの直流成分を持た
ない変調方式を用いたとしても、記録されているデータ
の内容の違いによる僅かな平均トンネル電流の変化がＯ
Ｎ状態ビットでのプローブ電極との衝突を招く。
【００１３】又、高速なデータ読出しの必要からローパ
スフィルタの通過帯域は記録データの信号帯域に比べ十
分に低く設定される。しかしながらローパスフィルタの
通過帯域を低く設定すると、記録時の書込みバラツキに
よる凸形状の大きいＯＮ状態ビットを検出した際に、プ
ローブ電極を高速で退避できず記録層とプローブ電極が
衝突を起こす可能性がある。
スフィルタの通過帯域は記録データの信号帯域に比べ十
分に低く設定される。しかしながらローパスフィルタの
通過帯域を低く設定すると、記録時の書込みバラツキに
よる凸形状の大きいＯＮ状態ビットを検出した際に、プ
ローブ電極を高速で退避できず記録層とプローブ電極が
衝突を起こす可能性がある。
【００１４】プローブ電極が記録層に衝突を起こすと記
録データが失われるだけでなくプローブ電極に回復不能
な損傷を与えることがあり、上述課題はトンネル電流を
利用した情報再生装置の信頼性を著しく低下させてしま
う。
録データが失われるだけでなくプローブ電極に回復不能
な損傷を与えることがあり、上述課題はトンネル電流を
利用した情報再生装置の信頼性を著しく低下させてしま
う。
【００１５】（２） データ書込みの際にプローブ電
極と記録層との間隔を前値ホールドして制御すると、書
込みビットの形状にバラツキが発生する畏れがある。特
にデータ列の最初のビット書込みで、プローブ電極が書
込電流により形状変調を受けた記録層と接触することが
頻繁に発生する可能性が高い。
極と記録層との間隔を前値ホールドして制御すると、書
込みビットの形状にバラツキが発生する畏れがある。特
にデータ列の最初のビット書込みで、プローブ電極が書
込電流により形状変調を受けた記録層と接触することが
頻繁に発生する可能性が高い。
【００１６】図６、図７、図８に従来例の記録時の状態
を示す。図６は書込みパルス電圧印加前の状態、図７は
書込みパルス電圧印加後の状態を示し、パルス電圧から
記録層に注入されたエネルギーにより記録層表面が溶融
膨張し、正しく凸状の記録ができている状態である。
を示す。図６は書込みパルス電圧印加前の状態、図７は
書込みパルス電圧印加後の状態を示し、パルス電圧から
記録層に注入されたエネルギーにより記録層表面が溶融
膨張し、正しく凸状の記録ができている状態である。
【００１７】しかしながら、この記録方法は非常に不安
定な要因を持っている。プローブ電極から記録層に電流
を流し記録層を溶融すると記録層は膨張を始める。この
ときプロ−ブ電極と記録層との間隔は記録層の膨張した
分だけ小さくなる。この間隔の減少はプローブ電極と記
録層との間に流れる電流を増加させる。この増加する電
流が更に溶融を促進させ、記録層をプローブ電極方向に
更に膨張させる。その結果として、図８に示されるよう
に記録層がプローブ電極に衝突し、極端に大きな記録ビ
ットが形成されてしまう。このような大きさの不揃な記
録ビットの形成は信号のＳ／Ｎ比を低下させるのみなら
ず、前述した再生時のプローブ電極の衝突という事態を
引き起こす。
定な要因を持っている。プローブ電極から記録層に電流
を流し記録層を溶融すると記録層は膨張を始める。この
ときプロ−ブ電極と記録層との間隔は記録層の膨張した
分だけ小さくなる。この間隔の減少はプローブ電極と記
録層との間に流れる電流を増加させる。この増加する電
流が更に溶融を促進させ、記録層をプローブ電極方向に
更に膨張させる。その結果として、図８に示されるよう
に記録層がプローブ電極に衝突し、極端に大きな記録ビ
ットが形成されてしまう。このような大きさの不揃な記
録ビットの形成は信号のＳ／Ｎ比を低下させるのみなら
ず、前述した再生時のプローブ電極の衝突という事態を
引き起こす。
【００１８】又、記録層表面の電子状態を変調して記録
する場合にも同様の問題があった。記録層表面の電子状
態を変調する場合は記録層の溶融、膨張などは起こらず
、下地電極とプローブ電極間の記録層を介した導電率の
変調により記録する。
する場合にも同様の問題があった。記録層表面の電子状
態を変調する場合は記録層の溶融、膨張などは起こらず
、下地電極とプローブ電極間の記録層を介した導電率の
変調により記録する。
【００１９】しかしプローブ電極を前値ホールドした際
に、プローブ電極が記録層に対し非常に接近していた場
合、書込みパルス電圧を印加すると記録層の電子状態が
変化し、導電率の高い状態が形成される共に、下地電極
に通常の記録レベルを越えた過剰電流が流れる。すると
この過剰電流が記録層の下地電極を発熱させ下地電極が
溶融、膨張を起こす。この下地電極の損傷のため高密度
記録が達成できなくなる。
に、プローブ電極が記録層に対し非常に接近していた場
合、書込みパルス電圧を印加すると記録層の電子状態が
変化し、導電率の高い状態が形成される共に、下地電極
に通常の記録レベルを越えた過剰電流が流れる。すると
この過剰電流が記録層の下地電極を発熱させ下地電極が
溶融、膨張を起こす。この下地電極の損傷のため高密度
記録が達成できなくなる。
【００２０】（３） プローブ電極と記録層との間隔
の平均値制御と前値ホールド制御は、初期書込みと再書
込みの両者に対して適切な制御を行うことが難しい。
の平均値制御と前値ホールド制御は、初期書込みと再書
込みの両者に対して適切な制御を行うことが難しい。
【００２１】これは、データ書込み時のプローブ電極と
記録層との間隔制御がトンネル電流の平均値の前値によ
り決定されているために適正間隔が得られるとは限らず
、適正値からのずれが生じてしまう可能性があるからで
ある。この適正間隔からのずれは、記録層の状態が初期
書込みであるか或いは再書き込みであるかによって大き
く変化する。更に、再書込みの場合は以前に記録された
情報（ＯＮ、ＯＦＦ）によっても適正間隔からのずれを
生じさせる。
記録層との間隔制御がトンネル電流の平均値の前値によ
り決定されているために適正間隔が得られるとは限らず
、適正値からのずれが生じてしまう可能性があるからで
ある。この適正間隔からのずれは、記録層の状態が初期
書込みであるか或いは再書き込みであるかによって大き
く変化する。更に、再書込みの場合は以前に記録された
情報（ＯＮ、ＯＦＦ）によっても適正間隔からのずれを
生じさせる。
【００２２】本発明は以上の各課題を解決すべくなされ
たもので、ＳＴＭの原理を応用した記録再生において、
プローブ電極と記録層との間隔制御を安定化させること
によって、情報記録密度が高くて信号読出し速度が速く
、更に、既に書込みが行なわれている記録媒体に対して
も安定して再書込みが行なえる方式の提供を目的とする
。
たもので、ＳＴＭの原理を応用した記録再生において、
プローブ電極と記録層との間隔制御を安定化させること
によって、情報記録密度が高くて信号読出し速度が速く
、更に、既に書込みが行なわれている記録媒体に対して
も安定して再書込みが行なえる方式の提供を目的とする
。
【００２３】
【課題を解決するための手段】記録媒体からの信号の読
出しを高速かつプローブ電極の衝突なしに行なうために
、プローブ電極と信号記録層との間の間隔制御は、プロ
ーブ電極で検出されるトンネル電流を再生クロックのタ
イミングで標本化を行ない、この標本化した値を基準と
して行なう。
出しを高速かつプローブ電極の衝突なしに行なうために
、プローブ電極と信号記録層との間の間隔制御は、プロ
ーブ電極で検出されるトンネル電流を再生クロックのタ
イミングで標本化を行ない、この標本化した値を基準と
して行なう。
【００２４】又、情報記録を再現性良く高密度で行なう
ために、プローブ電極に書込みパルスを印加する前後の
期間において、プローブ電極と記録層の間隔を制御する
サーボ制御回路の制御変数を切換える。
ために、プローブ電極に書込みパルスを印加する前後の
期間において、プローブ電極と記録層の間隔を制御する
サーボ制御回路の制御変数を切換える。
【００２５】更に、再記録を確実に行なうために、書込
み時にトンネル電流を読出し、書込み位置における記録
層の状態を検知し、この検知結果から最適なサーボ制御
変数並びに印加するパルス電圧の波形等を設定する。
み時にトンネル電流を読出し、書込み位置における記録
層の状態を検知し、この検知結果から最適なサーボ制御
変数並びに印加するパルス電圧の波形等を設定する。
【００２６】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。図１は本実施例の記録再生装置のブロック構
成図を示す。図中、１はプローブ電極、２はプローブ電
極１をＺ方向に駆動するピエゾアクチュエータ。３は記
録層、４は下地電極、５は基板、６はＸＹステージであ
る。７はＩ−Ｖ変換器であり、記録層３を介してプロー
ブ電極と下地電極との間で流れるトンネル電流を検出し
て電圧信号に変換する。８はサンプルホールド回路であ
り、Ｉ−Ｖ変換器７の出力電圧値（ａ） をクロックφ
１とφＷのＯＲ（ｃ） によるタイミングでホールドす
る。９はサーボ回路であり、サンプルホールド回路８の
出力電圧（ｂ） から演算を行ない、Ｚ軸制御アクチュ
エータに出力する電圧（ｄ） を算出する。１０はサー
ボ回路の制御変数を格納しておくメモリ。１１はアクチ
ュエータ２を駆動するドライバ、１２はバイアス発生回
路であり、下地電極に読出しバイアスおよび記録パルス
電圧（ｉ） を発生する１３はクロック抽出回路であり
、Ｉ−Ｖ変換器７の出力より記録層に記録された再生ク
ロック信号φ１とデータ記録タイミング φ２とを分
離抽出する。１４は記録層に記録されたデータを復調す
るデータ復調回路である。１５はデータ変調回路であり
、外部より与えられた記録データを変調し、書込みパル
スデータを書込みタイミング回路１６及びバイアス発生
回路１２に送る。書込みタイミング回路１６は書込みパ
ルス電圧を発生するタイミングφＷ（ｈ）を生成する。 １７は走査回路であり、ＸＹステージを駆動してプロー
ブ電極が記録媒体のデータ列を追跡するように制御する
。
説明する。図１は本実施例の記録再生装置のブロック構
成図を示す。図中、１はプローブ電極、２はプローブ電
極１をＺ方向に駆動するピエゾアクチュエータ。３は記
録層、４は下地電極、５は基板、６はＸＹステージであ
る。７はＩ−Ｖ変換器であり、記録層３を介してプロー
ブ電極と下地電極との間で流れるトンネル電流を検出し
て電圧信号に変換する。８はサンプルホールド回路であ
り、Ｉ−Ｖ変換器７の出力電圧値（ａ） をクロックφ
１とφＷのＯＲ（ｃ） によるタイミングでホールドす
る。９はサーボ回路であり、サンプルホールド回路８の
出力電圧（ｂ） から演算を行ない、Ｚ軸制御アクチュ
エータに出力する電圧（ｄ） を算出する。１０はサー
ボ回路の制御変数を格納しておくメモリ。１１はアクチ
ュエータ２を駆動するドライバ、１２はバイアス発生回
路であり、下地電極に読出しバイアスおよび記録パルス
電圧（ｉ） を発生する１３はクロック抽出回路であり
、Ｉ−Ｖ変換器７の出力より記録層に記録された再生ク
ロック信号φ１とデータ記録タイミング φ２とを分
離抽出する。１４は記録層に記録されたデータを復調す
るデータ復調回路である。１５はデータ変調回路であり
、外部より与えられた記録データを変調し、書込みパル
スデータを書込みタイミング回路１６及びバイアス発生
回路１２に送る。書込みタイミング回路１６は書込みパ
ルス電圧を発生するタイミングφＷ（ｈ）を生成する。 １７は走査回路であり、ＸＹステージを駆動してプロー
ブ電極が記録媒体のデータ列を追跡するように制御する
。
【００２７】図２はサーボ制御回路９の詳細なブロック
構成図を示し、図３はクロック抽出回路１３の詳細なブ
ロック構成図を示す。
構成図を示し、図３はクロック抽出回路１３の詳細なブ
ロック構成図を示す。
【００２８】図２のサーボ制御回路において、９１はサ
ンプルホールド出力信号（ｂ） をデジタル信号に変換
するＡ／Ｄ変換器、９２はサーボ制御の演算を行なうシ
グナルプロセッサで、制御変数を格納するメモリ１０が
接続されている。９３はシグナルプロセッサの演算出力
をアナログ電圧に変換するＤ／Ａ変換器、９４はＤ／Ａ
変換器の出力グリッジを無くし滑らかなアナログ出力（
ｄ）を得るためのホルダである。
ンプルホールド出力信号（ｂ） をデジタル信号に変換
するＡ／Ｄ変換器、９２はサーボ制御の演算を行なうシ
グナルプロセッサで、制御変数を格納するメモリ１０が
接続されている。９３はシグナルプロセッサの演算出力
をアナログ電圧に変換するＤ／Ａ変換器、９４はＤ／Ａ
変換器の出力グリッジを無くし滑らかなアナログ出力（
ｄ）を得るためのホルダである。
【００２９】又、図３のクロック抽出回路において、１
３１はＩ−Ｖ変換出力の波形（ａ） を整形し、クロッ
ク信号成分を通過させる波形整形回路、１３２は位相検
波回路、１３３はローパスフィルタ、１３４は電圧制御
型発振器（ＶＣＯ）である。位相検波回路１３２は波形
整形回路１３１の出力をＶＣＯ１３４の発振出力を分周
器１３５で分周した信号にて位相検波する回路である。 ＶＣＯ１３４はローパスフィルタ１３３の出力電圧に比
例した周波数の発振を行ない、このＶＣＯの出力はデー
タ再生時の基準となる基準信号（以下、再生クロック信
号と称する）として出力される。
３１はＩ−Ｖ変換出力の波形（ａ） を整形し、クロッ
ク信号成分を通過させる波形整形回路、１３２は位相検
波回路、１３３はローパスフィルタ、１３４は電圧制御
型発振器（ＶＣＯ）である。位相検波回路１３２は波形
整形回路１３１の出力をＶＣＯ１３４の発振出力を分周
器１３５で分周した信号にて位相検波する回路である。 ＶＣＯ１３４はローパスフィルタ１３３の出力電圧に比
例した周波数の発振を行ない、このＶＣＯの出力はデー
タ再生時の基準となる基準信号（以下、再生クロック信
号と称する）として出力される。
【００３０】図４は図１に示す本実施例の装置の、再生
動作時における各部信号のタインミングチャートを示す
。又、図５は記録動作における各部信号のタイミングチ
ャートを示す。
動作時における各部信号のタインミングチャートを示す
。又、図５は記録動作における各部信号のタイミングチ
ャートを示す。
【００３１】先ず、本実施例の装置のデータ再生時の動
作について説明する。本発明の再生動作は再生クロック
信号を基本タイミングとして行なわれる。再生クロック
信号は記録データの信号から抽出する。第３図に示すク
ロック抽出回路はいわゆるフェーズロックドループ（Ｐ
ＬＬ）回路を構成しており、トンネル電流信号に含まれ
るクロック信号成分に位相同期した発振を行う。又、本
実施例においてはデータビットは隣接する再生クロック
信号ビットとの間のタイミングで書込まれる。
作について説明する。本発明の再生動作は再生クロック
信号を基本タイミングとして行なわれる。再生クロック
信号は記録データの信号から抽出する。第３図に示すク
ロック抽出回路はいわゆるフェーズロックドループ（Ｐ
ＬＬ）回路を構成しており、トンネル電流信号に含まれ
るクロック信号成分に位相同期した発振を行う。又、本
実施例においてはデータビットは隣接する再生クロック
信号ビットとの間のタイミングで書込まれる。
【００３２】図４において、（ａ） はＸＹステージを
駆動してプローブ電極が記録層に書込まれたデータ列上
を走査したときのＩ−Ｖ変換出力である。（ｂ） は再
生クロックφ１を用いてＩ−Ｖ変換出力をサンプリング
した信号で、プローブ電極のＺ制御を行うサーボ回路へ
の入力信号である。図から明らかなように、Ｚ制御のサ
ーボ制御出力（ｄ） は、再生クロック信号ビットのト
ンネル電流によって行われている。このためデータ信号
ビットの情報にはよらずにクロック信号ビットを基準と
したＺ制御を行う。また、データ信号の復調は再生クロ
ック信号から位相シフトして得られるデータクロックφ
２（ｅ） によりＩ−Ｖ変換出力（ａ） を判定して再
生信号の論理値（ｆ） を得る。
駆動してプローブ電極が記録層に書込まれたデータ列上
を走査したときのＩ−Ｖ変換出力である。（ｂ） は再
生クロックφ１を用いてＩ−Ｖ変換出力をサンプリング
した信号で、プローブ電極のＺ制御を行うサーボ回路へ
の入力信号である。図から明らかなように、Ｚ制御のサ
ーボ制御出力（ｄ） は、再生クロック信号ビットのト
ンネル電流によって行われている。このためデータ信号
ビットの情報にはよらずにクロック信号ビットを基準と
したＺ制御を行う。また、データ信号の復調は再生クロ
ック信号から位相シフトして得られるデータクロックφ
２（ｅ） によりＩ−Ｖ変換出力（ａ） を判定して再
生信号の論理値（ｆ） を得る。
【００３３】次に本実施例の装置のデータ記録時及び消
去時の動作について、図５を用いて説明する。（ａ）
はＩ−Ｖ変換器７の出力で、斜線を施した部分は書込み
及び消去パルス電圧を印加して生じたトンネル電流を示
す。 （ｂ）はサンプルホールド回路８の出力で、記録動作の
場合は再生クロックφ１と書込みパルスタイミングφＷ
との論理和をとった信号（ｃ） により制御される。信
号（ｃ） が真値（１）の場合は入力信号（ａ） がそ
のまま（ｂ） に出力され、偽値（０）の場合は直前の
真値の時の入力信号（ａ） をホールドして（ｂ） に
出力する。又、φＷはサーボ制御回路９に対し制御パラ
メータの変更（ｈ） を要求する。φＷ信号が真値とな
るとサーボ制御回路９は現在のサーボ入力（ｂ） 及び
出力（ｄ） 、及び演算に用いているパラメータ等をメ
モリ１０に退避する。更に、書込み時に用いるパラメー
タをメモリ１０からサーボ制御回路９にロードする。
去時の動作について、図５を用いて説明する。（ａ）
はＩ−Ｖ変換器７の出力で、斜線を施した部分は書込み
及び消去パルス電圧を印加して生じたトンネル電流を示
す。 （ｂ）はサンプルホールド回路８の出力で、記録動作の
場合は再生クロックφ１と書込みパルスタイミングφＷ
との論理和をとった信号（ｃ） により制御される。信
号（ｃ） が真値（１）の場合は入力信号（ａ） がそ
のまま（ｂ） に出力され、偽値（０）の場合は直前の
真値の時の入力信号（ａ） をホールドして（ｂ） に
出力する。又、φＷはサーボ制御回路９に対し制御パラ
メータの変更（ｈ） を要求する。φＷ信号が真値とな
るとサーボ制御回路９は現在のサーボ入力（ｂ） 及び
出力（ｄ） 、及び演算に用いているパラメータ等をメ
モリ１０に退避する。更に、書込み時に用いるパラメー
タをメモリ１０からサーボ制御回路９にロードする。
【００３４】書込みパルス電圧は、φＷの立ち上がり直
後のトンネル電流（信号（ａ） ）の値と記録を行う論
理値とにより決定する。すなわち、書込みパルスを発生
する直前において既に記録層に書込まれている論理値を
検知して、これから記録を行う論理値との比較を行い、
両者の論理値が異なる場合にのみその論理値を反転する
パルス電圧を印加する。
後のトンネル電流（信号（ａ） ）の値と記録を行う論
理値とにより決定する。すなわち、書込みパルスを発生
する直前において既に記録層に書込まれている論理値を
検知して、これから記録を行う論理値との比較を行い、
両者の論理値が異なる場合にのみその論理値を反転する
パルス電圧を印加する。
【００３５】書込みパルスを印加する際のプローブ電極
のＺ方向のサーボ制御は、記録層の特性に合わせて制御
変数が選ばれる。記録層の形状変化により情報書込みを
行う場合は、パルス印加と同時にプローブ電極を記録層
から離れる方向に変位させる。このときトンネル電流を
常にモニターし、記録層に注入されるエネルギー量を制
御するとさらに再現性の良い書込みができる。又、記録
層の電子状態を変調して情報書込みを行う場合は、書込
みパルス印加時のプローブ電極と記録層の間の間隔の最
適値を計算してこれを適用すると共に、パルス印加中は
プローブ電極がこの最適値から変位しないように保つ。 このときトンネル電流をモニターし、記録層に注入され
るエネルギー量を、印加パルスを変調して制御するとさ
らに再現性の良い書込みができる。
のＺ方向のサーボ制御は、記録層の特性に合わせて制御
変数が選ばれる。記録層の形状変化により情報書込みを
行う場合は、パルス印加と同時にプローブ電極を記録層
から離れる方向に変位させる。このときトンネル電流を
常にモニターし、記録層に注入されるエネルギー量を制
御するとさらに再現性の良い書込みができる。又、記録
層の電子状態を変調して情報書込みを行う場合は、書込
みパルス印加時のプローブ電極と記録層の間の間隔の最
適値を計算してこれを適用すると共に、パルス印加中は
プローブ電極がこの最適値から変位しないように保つ。 このときトンネル電流をモニターし、記録層に注入され
るエネルギー量を、印加パルスを変調して制御するとさ
らに再現性の良い書込みができる。
【００３６】なお、パルス印加の際には、書込みタイミ
ングφＷを利用して、ＸＹステージの動きを一時停止し
てパルス印加を行ってもよい。この動作を行うと記録ビ
ットが記録媒体の走査方向に歪むのを避けることができ
る。
ングφＷを利用して、ＸＹステージの動きを一時停止し
てパルス印加を行ってもよい。この動作を行うと記録ビ
ットが記録媒体の走査方向に歪むのを避けることができ
る。
【００３７】本発明に用いるサーボ制御方式は、記録層
の特性に合わせ種々の手法が適用できる。例えば、アナ
ログ或いはデジタルを問わず広く用いられているＰＩＤ
制御は、３種類のパラメータ変更のみで容易に制御変数
を変更することができる。更に最適な制御を行うために
は、トンネル電流とプローブ電極の変位量及びそれらの
値の微分、積分値等を用いてファジー理論で知られるよ
うなルール制御を行うことが好ましい。又、記録の安定
性を更に高めるには、パルス印加電圧とトンネル電流に
より記録層に注入された電荷量或いは総エネルギー量の
パラメータも用いて制御を行うことが好ましい。
の特性に合わせ種々の手法が適用できる。例えば、アナ
ログ或いはデジタルを問わず広く用いられているＰＩＤ
制御は、３種類のパラメータ変更のみで容易に制御変数
を変更することができる。更に最適な制御を行うために
は、トンネル電流とプローブ電極の変位量及びそれらの
値の微分、積分値等を用いてファジー理論で知られるよ
うなルール制御を行うことが好ましい。又、記録の安定
性を更に高めるには、パルス印加電圧とトンネル電流に
より記録層に注入された電荷量或いは総エネルギー量の
パラメータも用いて制御を行うことが好ましい。
【００３８】又、上記実施例では、記録データが再生ク
ロック信号の間に挿入されるタイミングで変調を行なっ
ているが、本発明はこの変調方式に限定されるものでは
なく、記録されたデータビットからクロック成分を抽出
できる変調方式であれば、どのような方式でも用いるこ
とができる。
ロック信号の間に挿入されるタイミングで変調を行なっ
ているが、本発明はこの変調方式に限定されるものでは
なく、記録されたデータビットからクロック成分を抽出
できる変調方式であれば、どのような方式でも用いるこ
とができる。
【００３９】本発明の記録再生に用いる記録層は、プロ
ーブ電極と記録層との間に流れるトンネル電流により記
録層に書込まれた情報を検出できるものであれば様々な
材料が使用できる。例えば、表面に凹凸を形成し記録す
るものでは、ＨＯＰＧ（Ｈｉｇｈｌｙ−Ｏｒｉｅｎｔｅ
ｄ−Ｐｙｒｏｌｉｔｈｉｃ−Ｇｒａｐｈｉｔｅ）劈開基
板、Ｓｉウエハー、真空蒸着またはエピタキシャル成長
させたＡｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｍｏ，Ｃｕなどの金属薄膜、
Ｒｈ２５Ｚｒ７５、Ｃｏ３５Ｔｂ６５などのガラス金属
が挙げられる。一方、記録層の電子状態の変化により記
録するものでは、アモルファスＳｉ，π電子系有機化合
物やカルコゲン化合物類の薄膜層等が挙げられる。
ーブ電極と記録層との間に流れるトンネル電流により記
録層に書込まれた情報を検出できるものであれば様々な
材料が使用できる。例えば、表面に凹凸を形成し記録す
るものでは、ＨＯＰＧ（Ｈｉｇｈｌｙ−Ｏｒｉｅｎｔｅ
ｄ−Ｐｙｒｏｌｉｔｈｉｃ−Ｇｒａｐｈｉｔｅ）劈開基
板、Ｓｉウエハー、真空蒸着またはエピタキシャル成長
させたＡｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｍｏ，Ｃｕなどの金属薄膜、
Ｒｈ２５Ｚｒ７５、Ｃｏ３５Ｔｂ６５などのガラス金属
が挙げられる。一方、記録層の電子状態の変化により記
録するものでは、アモルファスＳｉ，π電子系有機化合
物やカルコゲン化合物類の薄膜層等が挙げられる。
【００４０】又、本発明で使用する記録媒体の形状及び
基板材料は様々な形態のものが考えられる。例えば、形
状ではカード状またはテープ状基板、ディスク状基板等
が挙げられ、材料ではＨＯＰＧ、マイカなどの劈開性結
晶基板、Ｓｉ、サファイア、ＭｇＯなどの表面を研磨し
た結晶基板、溶融石英、コーニング７０５９番ガラスな
どが挙げられる。更に、テープ状媒体の基板材料として
も用いることができる材料として、ポリカーボネート、
アクリル、ＰＥＥＫ、ＰＥＴ、ナイロンなどが挙げられ
る。
基板材料は様々な形態のものが考えられる。例えば、形
状ではカード状またはテープ状基板、ディスク状基板等
が挙げられ、材料ではＨＯＰＧ、マイカなどの劈開性結
晶基板、Ｓｉ、サファイア、ＭｇＯなどの表面を研磨し
た結晶基板、溶融石英、コーニング７０５９番ガラスな
どが挙げられる。更に、テープ状媒体の基板材料として
も用いることができる材料として、ポリカーボネート、
アクリル、ＰＥＥＫ、ＰＥＴ、ナイロンなどが挙げられ
る。
【００４１】
【発明の効果】本発明によれば、プローブ電極を記録層
に衝突させることなく、高速にデータの再生を行うこと
ができる。更に、記録層に記録されたデータビットの形
状或いは電子状態にバラツキを有していたとしても、Ｓ
／Ｎ比の高い再生を行うことができる。
に衝突させることなく、高速にデータの再生を行うこと
ができる。更に、記録層に記録されたデータビットの形
状或いは電子状態にバラツキを有していたとしても、Ｓ
／Ｎ比の高い再生を行うことができる。
【００４２】又、記録時においては、記録層の場所によ
る膜厚依存あるいは物性値のバラツキなどによる記録条
件の変化に対応することができ、常に安定な、再現性の
良いデータビットの形成ができる。
る膜厚依存あるいは物性値のバラツキなどによる記録条
件の変化に対応することができ、常に安定な、再現性の
良いデータビットの形成ができる。
【００４３】又、既に記録が行われている記録媒体にお
いても、消去を行いながら同時にデータ書込みを行うこ
とができる。更にはデータの再書込みを繰り返して行っ
てもエラー発生率の低い記録再生が可能となる。
いても、消去を行いながら同時にデータ書込みを行うこ
とができる。更にはデータの再書込みを繰り返して行っ
てもエラー発生率の低い記録再生が可能となる。
【図１】本発明の記録消去及び再生方式の一実施例を示
すブロック構成図である。
すブロック構成図である。
【図２】図１におけるサーボ制御回路の詳細なブロック
構成図である。
構成図である。
【図３】図１におけるクロック抽出回路の詳細なブロッ
ク構成図である。
ク構成図である。
【図４】図１における再生動作を説明するタイミングチ
ャートである、
ャートである、
【図５】図１における記録消去動作を説明するタイミン
グチャートである。
グチャートである。
【図６】従来例による書込み動作を説明する図である。
【図７】従来例による書込み動作を説明する図である。
【図８】従来例による書込み動作を説明する図である。
１ プローブ電極
２ ピエゾアクチュエータ
３ 記録層
４ 下地電極
５ 基板
６ ＸＹステージ
７ Ｉ−Ｖ変換器
８ サンプルホールド回路
９ サーボ制御回路
１０ メモリ
１１ ドライバ
１２ バイアス発生回路
１３ クロック抽出回路
１４ データ復調回路
１５ データ変調回路
１６ 書込みタイミング発生回路
１７ ＸＹ走査回路
９１ Ａ／Ｄ変換器
９２ シグナルプロセッサ
９３ Ｄ／Ａ変換器
９４ ホルダ
１３１ 波形整形回路
１３２ 位相検波器
１３３ ローパスフィルタ
１３４ 電圧制御型発振器（ＶＣＯ）１３５ 分周
器 １３６ 位相補正回路 １３７ 位相πシフタ
器 １３６ 位相補正回路 １３７ 位相πシフタ
Claims (3)
- 【請求項１】 記録媒体とこれと対向するプローブと
の間に流れる電流を利用して、該記録媒体に記録された
情報を読出す情報再生装置において、情報の読出しタイ
ミングとは異なるタイミングで発生する基準クロック信
号により標本化した電流値を基準値として、情報読出し
の際に該基準値が得られるように該記録媒体とプローブ
との間隔を維持制御する手段を有することを特徴とする
情報再生装置。 - 【請求項２】 記録媒体とこれと対向するプローブと
の間隔をサーボ制御によって所定値に保ち、該記録媒体
とプローブとの間に流れる電流を利用して媒体に情報を
記録する情報記録装置において、情報記録を行なうため
に電流を高める期間には、該記録媒体とプローブとの間
隔が他の期間と異なる間隔となるように制御を行なう手
段を有することを特徴とする情報記録装置。 - 【請求項３】 記録媒体とこれと対向するプローブと
の間に流れる電流を利用し、記録時には電流を強めて記
録媒体に情報の記録を行い、再生時には記録媒体とプロ
ーブとの間に流れる電流を利用して記録媒体に記録され
た情報を読出す情報記録再生装置において、該記録媒体
の記録を行う位置での電流を検知して、記録されている
情報の論理値を判定する手段と、この判定した論理値と
、これから記録すべき論理値とを比較する手段と、比較
の結果、論理値の一致が得られなかった場合には、該記
録媒体に記録されている論理値を反転して記録を行なう
手段とを有することを特徴とする情報記録再生装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3094380A JP2744359B2 (ja) | 1991-04-24 | 1991-04-24 | 情報再生及び／又は情報記録装置 |
| CA002066477A CA2066477C (en) | 1991-04-24 | 1992-04-21 | Apparatus for recording and/or reproducing information |
| DE69230511T DE69230511T2 (de) | 1991-04-24 | 1992-04-21 | Informationsaufzeichnungs- oder Wiedergabegerät |
| EP92106792A EP0510579B1 (en) | 1991-04-24 | 1992-04-21 | Apparatus for recording and/or reproducing information |
| AT92106792T ATE188571T1 (de) | 1991-04-24 | 1992-04-21 | Informationsaufzeichnungs- oder wiedergabegerät |
| US08/212,641 US5375114A (en) | 1991-04-24 | 1994-03-14 | Recording and reading space control between a read/write probe and a recording medium |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3094380A JP2744359B2 (ja) | 1991-04-24 | 1991-04-24 | 情報再生及び／又は情報記録装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04324140A true JPH04324140A (ja) | 1992-11-13 |
| JP2744359B2 JP2744359B2 (ja) | 1998-04-28 |
Family
ID=14108709
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3094380A Expired - Fee Related JP2744359B2 (ja) | 1991-04-24 | 1991-04-24 | 情報再生及び／又は情報記録装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5375114A (ja) |
| EP (1) | EP0510579B1 (ja) |
| JP (1) | JP2744359B2 (ja) |
| AT (1) | ATE188571T1 (ja) |
| CA (1) | CA2066477C (ja) |
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