JPH04330653A - 情報再生装置及び情報記録再生装置 - Google Patents

情報再生装置及び情報記録再生装置

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JPH04330653A
JPH04330653A JP13045291A JP13045291A JPH04330653A JP H04330653 A JPH04330653 A JP H04330653A JP 13045291 A JP13045291 A JP 13045291A JP 13045291 A JP13045291 A JP 13045291A JP H04330653 A JPH04330653 A JP H04330653A
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JP
Japan
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recording medium
information recording
reproducing
probe
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Application number
JP13045291A
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English (en)
Inventor
Hideyuki Kawagishi
秀行 河岸
Kiyoshi Takimoto
瀧本 清
Isaaki Kawade
一佐哲 河出
Etsuro Kishi
悦朗 貴志
Toshihiko Takeda
俊彦 武田
Yoshihiro Yanagisawa
芳浩 柳沢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、情報記録媒体に対して
情報を記録したり再生する情報再生装置及び情報記録再
生装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、物質表面及び表面近傍の電子構造
を直接観察できる走査型トンネル顕微鏡(以下STMと
云う)が開発され[G.Binning etal.,
Helbetica Physica Acta,55
,726(1982)]、単結晶、非結晶を問わず高分
化実空間像の観測ができるようになり、しかもSTMは
試料物質に電流による損傷を殆ど与えずに低電力で測定
できる利点をも有し、更には超高真空中のみならず大気
中、溶液中でも動作し、種々の材料に対して適用できる
ため広汎な応用が期待されている。
【0003】STMは金属の探針と導電性試料との間に
電圧を印加して約1nm程度の距離まで近付けると、ト
ンネル電流が発生する現象を利用している。最近では、
例えば特開昭63−161552号公報、同16155
3号公報に開示されるように、このSTMの原理を応用
し、超高密度記録・再生を主とした情報処理装置を構成
する提案が数多くなされている。即ち、STMの探針に
相当するプローブ電極により試料に相当する記録媒体上
に物理的変形を与え、又は媒体表面の電子状態を変化さ
せて情報を記録し、両者間を流れるトンネル電流により
記録ビットの情報を再生する方法を用いれば、分子、原
子オーダの高密度で大規模情報を記録再生できるとされ
ている。
【0004】なお、上述の記録方法の内、物理的変形を
与えるには、尖鋭な記録プローブを記録媒体に押圧させ
て凹ませる他に、グラファイト等の記録媒体上ではパル
ス電圧の印加によりホールを形成できることが最近報告
されている。即ち、プローブ電極を記録媒体表面に近接
させた上で、両者間に3〜8V、1〜100μSのパル
ス幅で電圧の印加を行うことで、直径約40オングスト
ローム程度のホールが形成でき、記録ビットとして十分
に使用可能である。
【0005】電子状態を変化させて記録を行うには、ラ
ングミュア・プロジェット法(以下LBと云う)等によ
り下地電極上に適切な有機分子の累積膜を作成し、下地
電極とプローブ電極間に電圧を印加して、この微小部分
の電気抵抗特性を変化させる方法が知られており、消去
・書換えが容易であるため注目されている。
【0006】再生時には、プローブ電極、記録媒体間に
トンネル電流が流れる程度の一定電圧を印加しながら、
記録媒体の面上でプローブ電極を走査する。その際に得
られるトンネル電流を電流増幅器で増幅して検出し、ト
ンネル電流が常に一定値となるようにプローブ電極を上
下方向に移動しており、この上下方向の移動量が記録情
報に対応している。このように、トンネル電流を利用す
るには、プローブ電極と記録媒体とを約1nm程度まで
近接する必要があり、プローブ電極、記録媒体間の距離
制御には高度な技術が要求されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来例の情報記
録再生装置において、情報再生を行う際には外部振動が
プローブ電極、記録媒体間の相対距離に大きな影響を及
ぼすので、外部振動を防止する、或いは再生情報信号の
周波数帯域に対して十分に離れた周波数帯域の振動のみ
の環境下で再生を行う必要がある。しかしながら、例え
ば数10Hzから、数kHzの音響振動を防止すること
は困難な場合があり、再生信号のS/N比が低下し、情
報記録再生装置の信頼性が失われる虞れがあった。
【0008】本発明の目的は、上述の従来例に鑑み、外
部振動に対して再生信号の信頼性が高い情報再生装置及
び情報記録再生装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明は、情報記録媒体から情報を再生する装置で
あって、情報検出用プローブにより前記情報記録媒体の
情報記録部を検出し、参照用プローブにより前記情報記
録媒体の参照となる部所を検出し、前記情報検出用及び
参照用プローブによる検出の結果に基づいて前記情報記
録部の情報を再生することを特徴とする情報再生装置で
ある。
【0010】また、上記特定発明に関連する本発明は、
情報記録媒体から情報を再生する装置であって、情報検
出用プローブ電極と、前記情報記録媒体の情報記録部と
前記プロー極電極との間に流れる電流を検出する第1の
電流検出手段と、参照用プローブ電極と、前記記録媒体
の参照となる部所と前記参照用プローブ電極との間に流
れる電流を検出する第2の電流検出手段と、前記第1及
び第2電流検出手段の検出結果に基づいて前記情報記録
媒体の情報を再生する再生手段とを有することを特徴と
する情報再生装置である。
【0011】更に、上記特定発明に関連する本発明は、
情報記録媒体に対し情報記録を行い、また前記情報記録
媒体から情報を再生する装置であって、情報入力及び検
出用プローブ電極と、前記情報記録媒体の情報記録部と
前記プローブ電極との間に流れる電流を検出する第1の
電流検出手段と、参照用のプローブ電極と、前記記録媒
体の参照となる部所と前記参照用プローブ電極との間に
流れる電流を検出する第2の電流検出手段と、前記第1
及び第2電流検出手段の検出結果に基づいて前記情報記
録媒体の情報を再生する再生手段とを有することを特徴
とする情報記録再生装置である。
【0012】
【作用】上述の構成を有する情報再生装置及び情報記録
再生装置は、情報再生時には、プローブ電極を記録媒体
上で水平移動し、第1、第2の距離検知手段からの出力
信号に従って、プローブ電極、参照用プローブ電極と記
録媒体間の距離をフィードバック制御し、第1、第2の
距離検知手段の出力信号の差動出力信号によって情報の
再生を行う。
【0013】
【実施例】本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明
する。図1は第1の実施例の構成図を示し、基板1の上
には平面電極2を取り付けた記録媒体3が載置されてお
り、記録媒体3には物理的変形によってトラック溝Tが
形成されていて、それを境界として記録媒体3は記録再
生領域3aと参照領域3bとに分割されている。これら
の記録再生領域3a又は参照領域3bに対向して情報記
録再生用のプローブ電極4a又は参照用のプローブ電極
4bが配置され、プローブ電極4aにはZ駆動機構5a
及びX−Y駆動機構6が取り付けられ、プローブ電極4
bにはZ駆動機構5bが取り付けられ、Z駆動機構5a
、5bにはZ軸方向駆動回路7a、7bの出力がそれぞ
れ接続され、X−Y駆動機構6にはX−Y軸方向駆動回
路8の出力が接続されている。Z軸方向駆動回路7a、
7b、X−Y軸方向駆動回路8はマイクロコンピュータ
9に接続されており、プローブ電極4aはX、Y、Zの
3軸方向に、プローブ電極4bはZ軸方向のみに移動可
能とされている。また、トンネル電流Ia、Ibの検出
のために、プローブ電極4a、4bにはそれぞれ電流検
出回路10a、10bが接続され、これらの電流検出回
路10a、10bの出力はマイクロコンピュータ9、差
動増幅器11に接続され、差動増幅器11の出力はマイ
クロコンピュータ9に接続されている。一方で、プロー
ブ電極4a、4b、平面電極2間に電圧を印加するため
に、電流検出回路10a、10bは電圧印加回路12a
、12bに接続され、電圧印加回路12a、12bはマ
イクロコンピュータ9に接続されている。
【0014】情報記録時には、XY軸方向駆動回路8、
XY駆動機構6を介して水平面内で、プローブ電極4a
を記録再生領域3aの所望の位置まで移動した後に、電
圧印加回路12aによってプローブ電極4aと、平面電
極2間に例えば電圧値3.5V、パルス幅50nSの矩
形状パルス電圧を印加すると、記録媒体3が特性変化を
起こし電気抵抗の低い部分が生じて記録を行うことがで
きる。
【0015】再生時には、先ずプローブ電極4a、4b
をそれぞれ記録再生領域3a、参照領域3bの同じ記録
状態部分に対向させ、電圧印加回路12a、12bによ
ってプローブ電極4a、4bと平面電極2間に例えば2
00mVの直流電圧を印加して両者間に流れるトンネル
電流Ia、Ibを電流検出回路10a、10bによって
検出し、それらが例えば0.1nAとなるようにプロー
ブ電極4a、4bのZ方向の位置をZ軸方向駆動回路7
a、7b、Z駆動機構5a、5bによってそれぞれフィ
ードバック制御する。そして、差動増幅器11の出力が
最小となるように、差動増幅器11に内蔵されたオフセ
ット調整回路を調整して、再生準備が完了する。
【0016】その後に、プローブ電極4a、4bと平面
電極2間に200mVの直流電圧を加えながら、プロー
ブ電極4aを記録再生領域3aの表面に沿ってXY平面
を走査し、発生するトンネル電流Ia、Ibを電流検出
回路10a、10bによって検出し、その電流値の差Δ
Iを差動増幅器11によって増幅して検出する。この差
電流値ΔIの平均値がほぼ0.1nAとなるようにZ軸
方向駆動回路7a、7b、Z駆動機構5a、5bを介し
てプローブ電極4a、4bのZ軸方向の位置をそれぞれ
フィードバック制御すると、そのZ軸方向制御量が記録
情報に対応する。外部振動に伴うプローブ電極4a、4
bのZ軸方向移動量は、電流検出回路10a、10bに
よりほぼ同相で検出されるので、その差信号である差動
増幅器11の出力では外部振動の影響が除去され、再生
信号のS/N比が向上する。
【0017】記録情報の消去時においては、5V、パル
ス幅1μSの三角波パルス電圧等を印加して行うことが
できる。図1ではプローブ電極4a、4bは各1個ずつ
図示してあるが、複数個設けてもよく、その選択はマイ
クロコンピュータ9によって行う。なお、記録媒体3と
しては例えばLB法で形成したスクアリリウム−ビス−
6−アクチルアズレン(SOAZ)を4層累積したもの
が使用できる。
【0018】図2は第2の実施例の構成図を示し、プロ
ーブ電極4a、4bは基台13に片持ちされたバイモル
フ梁14a、14bの端部に下向きに取り付けられてい
る。バイモルフ梁14a、14bの断面構成は、例えば
上電極(Au)/ピエゾ層(ZnO)/絶縁膜(Si3
 N4 )/中電極(Au)/絶縁膜(Si3 N4 
)/ピエゾ層(ZnO)/絶縁膜(Si3 N4 )/
下電極(Au)となっており、各層の厚さを0.3μm
/0.1μm/0.3μm/0.1μm/0.2μm/
0.1μm/0.6μm/0.1μm/0.2μmとし
て作成されている。バイモルフ梁14a、14bの各電
極には、バイモルフ梁駆動回路15a、15bが接続さ
れ、これらはマイクロコンピュータ9に接続されている
。この実施例においても、電流検出回路10a、10b
、差動増幅器11、電圧印加回路12a、12bが第1
の実施例と同様に接続されているが、これらとバイモル
フ梁駆動回路15a、15bは全て基台13上に配設さ
れている。 基板1は記録媒体駆動機構16上に載置されており、記
録媒体駆動機構16は記録媒体駆動回路17を介してマ
イクロコンピュータ9に接続され、記録媒体駆動機構1
6を水平面内で移動することによりプローブ電極4aの
XY走査が可能とされている。バイモルフ梁14a、1
4bは中電極に対して、上電極に正(負)、下電極に正
(負)のように、同極性の電圧を加えることにより、そ
の先端つまりプローブ電極4a、4bがZ軸方向に変位
する。
【0019】なお、プローブ電極4a、4bからの配線
及び各バイモルフ梁14a、14bの駆動電圧を導く回
路は基板13及びバイモルフ梁14a、14b上に形成
することができ、このようなバイモルフ梁14a、14
bの製作は、マイクロメカニクス、或いはマイクロマシ
ニングと呼ばれている公知の方法[K.E.Peter
sen, Proc. IEEE70, 4208(1
982) 及びT.R.Albrecht et al
.,4th International confe
rence on STM/STS(STM’89)P
1−29,S10−2]により行うことができる。
【0020】この第2の本実施例の場合には、プローブ
電極4a、4b、差動増幅器11等を同一の基台13上
に配設しているため、温度、湿度、振動等の外部環境、
変化に対して、更に信頼性の高い信号再生を行うことが
できる。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る情報再
生装置及び情報記録再生装置は、プローブ電極の他に参
照用プローブ電極を設け、情報再生時にはプローブ電極
、記録媒体間の距離と同様に参照用プローブ電極と記録
媒体間の距離をフィードバック制御しており、距離検知
手段からの出力信号と、参照用プローブ電極、記録媒体
間の距離検知手段からの出力信号の差動出力信号によっ
て情報再生時を行っているので、外部振動に対して再生
信号の信頼性が高い。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施例の構成図である。
【図2】第2の実施例の構成図である。
【符号の説明】
1  基板1 2  平面電極 3  記録媒体 4a、4b  プローブ電極 5a、5b  Z駆動機構 6  XY駆動機構 7a、7b  Z軸方向駆動回路 8  XY軸方向駆動回路 9  マイクロコンピュータ 10a、10b  電流検出回路 11  差動増幅器 12a、12b  電圧印加回路 13  基台 14a、14b  バイモルフ梁 15a、15b  バイモルフ梁駆動回路16  記録
媒体駆動機構 17  記録媒体駆動回路

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  情報記録媒体から情報を再生する装置
    であって、情報検出用プローブにより前記情報記録媒体
    の情報記録部を検出し、参照用プローブにより前記情報
    記録媒体の参照となる部所を検出し、前記情報検出用及
    び参照用プローブによる検出の結果に基づいて前記情報
    記録部の情報を再生することを特徴とする情報再生装置
  2. 【請求項2】  情報記録媒体から情報を再生する装置
    であって、情報検出用プローブ電極と、前記情報記録媒
    体の情報記録部と前記プロー極電極との間に流れる電流
    を検出する第1の電流検出手段と、参照用プローブ電極
    と、前記記録媒体の参照となる部所と前記参照用プロー
    ブ電極との間に流れる電流を検出する第2の電流検出手
    段と、前記第1及び第2電流検出手段の検出結果に基づ
    いて前記情報記録媒体の情報を再生する再生手段とを有
    することを特徴とする情報再生装置。
  3. 【請求項3】  情報記録媒体に対し情報記録を行い、
    また前記情報記録媒体から情報を再生する装置であって
    、情報入力及び検出用プローブ電極と、前記情報記録媒
    体の情報記録部と前記プローブ電極との間に流れる電流
    を検出する第1の電流検出手段と、参照用のプローブ電
    極と、前記記録媒体の参照となる部所と前記参照用プロ
    ーブ電極との間に流れる電流を検出する第2の電流検出
    手段と、前記第1及び第2電流検出手段の検出結果に基
    づいて前記情報記録媒体の情報を再生する再生手段とを
    有することを特徴とする情報記録再生装置。
  4. 【請求項4】  前記再生手段は、前記第1の電流検出
    手段の検出結果に基づいて前記情報検出用プローブと前
    記情報記録媒体との間隔を一定にするように間隔制御す
    る第1の制御手段と、前記第2の電流検出手段の検出結
    果に基づいて前記参照用プローブと前記情報記録媒体と
    の間隔を一定にするように間隔制御する第2の制御手段
    とを有し、前記第1及び第2制御手段による制御量の差
    分から情報の再生を行うことを特徴とする請求項3又は
    4に記載の情報再生装置。
JP13045291A 1991-05-01 1991-05-01 情報再生装置及び情報記録再生装置 Pending JPH04330653A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0658888A3 (en) * 1993-12-16 1996-12-04 Sharp Kk High density recording medium and recording and reproducing apparatus using the tunnel current therefor.
WO2014144018A2 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Bruker Nano, Inc. Dual-probe scanning probe microscope

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