JPH04372745A - 記録媒体、その製造方法、情報処理装置 - Google Patents

記録媒体、その製造方法、情報処理装置

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JPH04372745A
JPH04372745A JP3175856A JP17585691A JPH04372745A JP H04372745 A JPH04372745 A JP H04372745A JP 3175856 A JP3175856 A JP 3175856A JP 17585691 A JP17585691 A JP 17585691A JP H04372745 A JPH04372745 A JP H04372745A
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electrode
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河田 春紀
Hiroshi Matsuda
宏 松田
Yuuko Morikawa
森川 有子
Isaaki Kawade
一佐哲 河出
▲瀧▼本 清
Kiyoshi Takimoto
Hideyuki Kawagishi
秀行 河岸
Toshihiko Takeda
俊彦 武田
Etsuro Kishi
悦朗 貴志
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    • G01Q80/00Applications, other than SPM, of scanning-probe techniques

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、走査型トンネル顕微鏡
の原理を用いた超高密度メモリーに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、メモリー素子の用途はコンピュー
タ及びその関連機器、ビデオディスク、ディジタルオー
ディオディスク等のエレクトロニクス産業の中核をなす
ものであり、その開発も活発に進んでいる。メモリー素
子に要求される性能は一般的には (1)高密度で、記録容量が大きい (2)記録・再生の応答速度が速い (3)エラーレートが小さい (4)消費電力が少ない (5)生産性が高く、価格が安い 等が挙げられる。
【0003】従来までは磁性体や半導体を素材とした磁
気メモリー、半導体メモリーが主流であったが、近年レ
ーザー技術の進展に伴い、有機色素、フォトポリマーな
どの有機薄膜を用いた安価で高密度な記録媒体を用いた
光メモリー素子などが登場してきた。
【0004】一方、最近導体の表面原子の電子構造を直
接観測できる走査型トンネル顕微鏡(以下「STM」と
記す)が開発され(ジー・ビーニッヒら,フェルベティ
カフィジィカ  アクタ,55,726(1982).
)、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、しかも媒体に電流による損傷を
与えずに低電力で観測できる利点をも有し、更に大気中
でも動作させることが可能であるため広範囲な応用が期
待されている。
【0005】STMは金属の探針(プローブ電極)と導
電性物質の間に電圧を加えて1nm程度の距離まで近づ
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り、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
の表面構造を描くことができると同時に表面原子の全電
子雲に関する種々の情報をも読みとることができる。こ
の際面内方向の分解能は1オングストローム程度である
。従って、STMの原理を応用すれば十分に原子オーダ
ー(数オングストローム)での高密度記録再生を行なう
ことが可能である。この際の記録再生方法としては、粒
子線(電子線、イオン線)或はX線等の高エネルギー電
磁波及び可視・紫外光等のエネルギー線を用いて適当な
記録層の表面状態を変化させて記録を行ない、STMで
再生する方法が提案されている。
【0006】また、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もつ材料、例えばπ電子系
有機化合物やカルコゲン化物類の薄膜層を用いて、記録
・再生をSTMを用いて行なう方法等が提案されている
(特開昭63−161552)。この方式の場合、電気
メモリー効果を持つ記録層に、STMのプローブ電極か
ら直接電圧を印加することによって理想的には記録層を
原子オーダーの大きさでスイッチングさせて記録を行う
わけであり、光記録に比べてもはるかに高密度な記録及
び再生が可能となっている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記の様な記録・再生
方法において、実際に多量の情報を記録・再生するため
には、プローブ電極のXY方向(記録媒体面内方向)の
位置検出及び補正制御(トラッキング)が必要となる。 このトラッキングの方法としては、既に記録媒体基板の
原子配列を利用して、高密度かつ高精度に行なう方法が
提案されているが、原子配列の検出を極めて高精度に行
なう必要があるため、取扱上簡便とはいい難かった。
【0008】そこで、トラッキングを簡便に行なうため
に、記録媒体の基板にあらかじめ凹凸を設けることによ
り案内溝(トラック)を形成し、そのトラックの凹状部
分或いは凸状部分にプローブ電極を追従させることによ
り、トラッキングを行なう方法が提案されている。
【0009】この方法においては、プローブ電極による
トラックの検知において、2つの方法があり、それらは
、■プローブ電極と記録媒体の間に流れる電流を常に測
定し、記録媒体表面の形状変化に応じて、この電流値が
、一定になるようなフィードバックを、プローブ電極の
高さを制御している素子に与えるというプローブ電極と
媒体間の距離の制御を通じた表面形状の認識を行う方法
、及び、■このフィードバックを止めて、プローブ電極
と記録媒体の間に流れる電流値を変換してプローブ電極
と記録媒体の間の距離を測定する事により表面形状の認
識を行う方法、によってトラックの位置の検知をしてい
る。
【0010】以上の従来の記録・再生方法を用いた場合
、上記の記録媒体に形成されていたトラックは、マスク
蒸着やフォトリソグラフィーにより形成されていた。 そのため、それらの方法によりトラックを形成した場合
、トラックパターンの微小化には限度があり、例えば、
マスク蒸着の場合には、せいぜい数10μm程度、フォ
トリソグラフィーを用いても、せいぜい0.数μm程度
の大きさが限度であった。このため、高密度記録の対応
が困難であった。
【0011】また、前記電気メモリー効果の技術を用い
て実際に記録及び再生を行った後、記録した部分を消去
するには、記録したビットにプローブ電極をアクセスし
、1ビットずつ元の状態にスイッチングさせて消去する
方法をとらなければならず、例えば記録層全面或いはセ
クタ単位での消去等、広範囲にわたる消去を行う場合膨
大な時間が必要となり高速応答が困難になるという問題
点があった。また、係る状況において電圧値や記録媒体
・プローブ電極間距離など、高い制御性が要求される。 最適条件からのずれは、消去不十分を引き起こす。 従って、高い制御性を必要とせず、容易に、多数ビット
を同時に消去可能とする記録媒体及び消去方法が望まれ
ていた。
【0012】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、プロ
ーブ電極により素子に流れる電流を検出する情報処理装
置に用いる記録媒体であって、プローブ電極と対向配置
する基板電極上に、有機化合物の単分子膜又は該単分子
膜を累積した累積膜からなり電気メモリー効果を有する
記録層を設け、該記録層上に有機化合物の単分子膜又は
該単分子膜を累積した累積膜からなる第2層を積層した
ことを特徴とする記録媒体を提供するものである。
【0013】上記記録媒体においてさらに具体的には、
第1に上記記録層が導電率が異なる部分をトラックとし
て形成した第1の記録層であり、第2層が電気メモリー
効果を有する第2の記録層である記録媒体であり、第2
に、上記第2層が光導電性薄膜である記録媒体であり、
第3に、上記第2層が複数個の孤立した光導電性薄膜で
ある記録媒体である。
【0014】さらに、本発明においては、第1の記録層
における導電性の異なる部分が、プローブ電極と第1の
記録層のみを積層した基板電極間に電圧を印加すること
によって形成することを特徴とする上記第1の記録媒体
の製造方法、及び上記第1の記録媒体を用いた情報処理
装置を提供するものである。
【0015】また本発明は、上記第2の記録媒体と該記
録媒体に対向配置するプローブ電極を用いて、基板電極
とプローブ電極との間に電圧を印加することにより電気
特性を変化させて記録した記録領域に対して光照射を行
うことによって光導電性薄膜の導電性を一時的に高め、
該薄膜と該基板電極間に電圧を印加することにより記録
の消去を行うことを特徴とする消去方法を提供するもの
である。
【0016】以下、本発明をさらに詳細に説明する。
【0017】先ず上記本発明第1の記録媒体に関して説
明する。
【0018】ここで、図1に本発明の記録媒体製造方法
の一例を簡単に示す。先ず、基板101上に基板電極1
02となる導電性材料の薄膜を形成し(a)、係る基板
電極102上に電気メモリー効果を有する第1の記録層
103を形成する(b)。次に、プローブ電極201と
基板電極102間に電圧を加え、第1の記録層103に
、導電率が異なる部分をトラック104として形成する
(c)。最後に係る第1の記録層上に電気メモリー効果
を有する第2の記録層105を堆積し、記録媒体1とし
た(d)。
【0019】本発明で用いる第1・第2の記録層103
および105は、第1の記録層103のみが積層された
状態、及び第1・第2の記録層103および105がと
もに積層された状態のいずれでも、プローブ電極201
と基板電極102間に電圧を加え、膜面に垂直な方向に
プローブ電極201から直接電流を流すことにより、従
来公知の非線形電流電圧特性を発現することができる。
【0020】本発明においては、第1の記録層103に
プローブ電極201から直接電流を流すことによって周
囲に対して導電率の差を付けることが出来る効果を利用
し、係る導電率が異なる部分をトラックとして使用して
いる。このプローブ電極201を利用した記録層への導
電性部分の形成の大きさは、10nm以下程度と極めて
小さくできるため、記録密度として光記録を上回る高密
度記録に対応することができる。
【0021】以上述べたように本発明第1の記録媒体の
主な特徴は、■記録媒体にプローブ電極から電気的に記
録及び再生を行う方式を取るため、記録層自身に光メモ
リー媒体では使用できない耐光性を持った材料を使用す
ることができ、なお且つ、記録部位に光を照射すること
がないので、耐光性・安定性に優れた記録媒体であるこ
と、及び、■従来の光メモリーでは得られない極めて微
小なトラック及び記録点であることによる高密度記録媒
体であること、である。
【0022】本発明の第1の記録媒体に用いられる基板
101としては、後述する第1及び第2の記録層103
及び105となる有機化合物絶縁層、基板電極102を
支持するために用いるので、表面が平滑であれば、どの
様な材料を用いても良いが、記録層となる有機化合物絶
縁層、基板電極の形成法によってある程度利用できる基
板材料は限定される。
【0023】この様な基板上に形成する基板電極3の材
料としては、高い導電性を有するものであればよく、例
えばAu,Pt,Ag,Pd,Al,In,Sn,Pb
,Wなどの金属やこれらの合金、さらにはグラファイト
やシリサイド、またさらにはITOなどの導電性酸化物
を始めとして数多くの材料が挙げられ、これらの本発明
への適用が考えられる。係る材料を用いた電極形成法と
しても従来公知の薄膜技術で十分である。但し、基板電
極の材料は表面が記録層形成の際、絶縁性の酸化物をつ
くらない導電性材料、例えば貴金属やITOなどの酸化
物導電体を用いることが望ましく、なおかつ何れの材料
・成膜方法を用いるにしてもその表面が平滑であること
が好ましい。
【0024】本発明で用いる記録層としては、電流−電
圧特性においてメモリースイッチング現象(電気メモリ
ー効果)を有する材料、例えば、π電子準位をもつ群と
σ電子準位のみを有する群を併有する分子を電極上に積
層した有機単分子膜あるいはその累積膜を用いることが
可能となる。
【0025】一般に有機材料のほとんどは絶縁性もしく
は半絶縁性を示すことから係る本発明において、適用可
能なπ電子準位を持つ群を有する有機材料は著しく多岐
にわたる。
【0026】本発明に好適なπ電子系を有する色素の構
造として例えば、フタロシアニン、テトラフェニルポル
フィリン等のポルフィリン骨格を有する色素、スクアリ
リウム基及びクロコニックメチン基を結合鎖として持つ
アズレン系色素及びキノリン、ベンゾチアゾール、ベン
ゾオキサゾール等の2個の含窒素複素環をスクアリリウ
ム基及びクロコニックメチン基により結合したシアニン
系類似の色素、またはシアニン色素、アントラセン及び
ピレン等の縮合多環芳香族、及び芳香環及び複素環化合
物が重合した鎖状化合物及びジアセチレン基の重合体、
さらにはテトラシアノキノジメタンまたはテトラチアフ
ルバレンの誘導体およびその類縁体およびその電荷移動
錯体、またさらにはフェロセン、トリスビピリジンルテ
ニウム錯体等の金属錯体化合物が挙げられる。
【0027】本発明に好適な高分子材料としては、例え
ばポリイミド、ポリアミド等の縮合重合体、バクテリオ
ロドプシン等の生体高分子が挙げられる。
【0028】有機記録層の形成に関しても、具体的には
蒸着法やクラスターイオンビーム法等の適用も可能であ
るが、制御性、容易性そして再現性から公知の従来技術
の中では前述したLB法が極めて好適である。
【0029】疎水性部位を構成する基としては、一般に
広く知られている飽和及び不飽和炭化水素基や縮合多環
芳香族基及び鎖状多環フェニル基等の各種疎水基が挙げ
られる。これらは各々単独又はその複数が組み合わされ
て疎水性部位を構成する。一方、親水性部位の構成要素
として最も代表的なものは、例えばカルボキシル基、エ
ステル基、酸アミド基、イミド基、ヒドロキシル基、更
にはアミノ基(1,2,3級及び4級)等の親水性基等
が挙げられる。これらも各々単独又はその複数が組み合
わされて上記分子の親水性部分を構成する。
【0030】これらの疎水性基と親水性基をバランス良
く併有し、かつ適度な大きさを持つπ電子系を有する有
機分子であれば、水面上で単分子膜を形成することが可
能であり、本発明に対して極めて好適な材料となる。
【0031】具体例としては、例えば下記の如き分子等
が挙げられる。 A.有機材料 [I]クロコニックメチン色素
【0032】
【化1】
【0033】
【化2】
【0034】
【化3】
【0035】
【化4】
【0036】
【化5】
【0037】
【化6】
【0038】
【化7】
【0039】
【化8】
【0040】
【化9】 ここで、R1は水面上で単分子膜を形成し易くするため
に導入された長鎖アルキル基で、その炭素数nは5≦n
≦30が好適である。
【0041】また、R5は短鎖アルキル基であり、炭素
数nは1≦n≦4が好適である。重合度mは100≦m
≦5000が好適である。
【0042】以上、具体例として挙げた化合物は基本構
造のみであり、これら化合物の種々の置換体も本発明に
おいて好適であることは言うにおよばない。
【0043】尚、上記以外でもLB法に適している有機
材料、有機高分子材料であれば、本発明に好適なのは言
うまでもない。例えば近年研究が盛んになりつつある生
体材料(例えばバクテリオロドプシンやチトクロームC
)や合成ポリペプチド(PBLG)等も適用が可能であ
る。
【0044】これらのπ電子準位を有する化合物の電気
メモリー効果は数10μm以下の膜厚のもので観測され
ているが、記録・再生時にプローブ電極と基板電極間に
流れるトンネル電流を用いるため、プローブ電極と基板
電極間にトンネル電流が流れるよう両者間の距離を近づ
けなければならないので、本発明の第1及び第2の記録
層を加えた膜厚は、0.数nm以上10nm以下、好ま
しくは、0.数nm以上3nm以下である。
【0045】また、プローブ電極201の材料は、導電
性を示すものであれば何を用いてもよく、例えばPt,
Pt−Ir,W,Au,Ag等が挙げられる。プローブ
電極201の先端は、記録・再生・消去の分解能を上げ
るためできるだけ尖らせる必要がある。本発明では、針
状の導電性材料を電解研磨法を用い先端形状を制御して
、プローブ電極201を作製しているが、プローブ電極
201の作製方法及び形状は何らこれに限定するもので
はない。
【0046】さらにはプローブ電極201の本数も一本
に限る必要もなく、位置検出用と記録、再生用とを分け
る等、複数のプローブ電極を用いても良い。
【0047】次に、本発明の記録媒体を用いる情報処理
装置を図2のブロック図を用いて説明する。201は、
記録媒体1に電圧を印加するためのプローブ電極であり
、このプローブ電極201から第1・第2の記録層10
3、105に電圧を印加することによって記録、再生を
行なう。
【0048】対象となる記録媒体1は、XYステージ2
02上に載置される。203はプローブ電流増幅器で、
204は、プローブ電極201の記録媒体1からの高さ
が一定になるように圧電素子を用いたZ方向微動制御機
構205を制御するZ方向駆動回路である。206はプ
ローブ電極201と基板電極102との間に記録、再生
、消去用の電圧を印加するための電源である。
【0049】207は、プローブ電極201を、208
のXY方向微動制御機構を用いてXY方向に移動制御す
るためのXY走査駆動回路である。209の粗動機構と
210の粗動駆動回路は、あらかじめ10−9A程度の
プローブ電流が得られるようにプローブ電極201と記
録媒体との距離を粗動制御したり、プローブ電極201
と記録媒体とのXY方向相対変位を大きくとる(微動制
御機構の範囲外)のに用いられる。
【0050】これらの各機器は、全てマイクロコンピュ
ータ211により中央制御されている。また212は表
示装置を表している。
【0051】また、圧電素子を用いた移動制御における
機械的性能を下記に示す。
【0052】 Z方向微動制御範囲  :0.1nm〜1μmZ方向粗
動制御範囲  :10nm〜10mmXY方向走査範囲
    :0.1nm〜1μmXY方向粗動制御範囲:
10nm〜10mm計測、制御許容誤差  :<0.1
nm(微動制御時)計測、制御許容誤差  :<1nm
    (粗動制御時)次に、本発明第2の記録媒体に
関して説明する。
【0053】図6に本発明第2の記録媒体の一構成例を
示す。図6中、601は基板、602は基板上に設けた
基板電極、603は電気メモリー効果を持つ有機化合物
からなる記録層、604は本発明で特徴的な光導電性薄
膜を表わしており、光照射によって高導電性を示す材料
でできている。また、図6では、基板601上に基板電
極602を設けたが、基板自身が導電性を有するもので
あれば、基板そのものが基板電極を兼ねることができる
【0054】本記録媒体を用いた記録・再生・消去の基
本原理を説明する。先ず、記録・再生については、本発
明者等が提案した方法(特開昭63−161552号)
と全く同じ方法である。つまり、プローブ電極と基板電
極間にトンネル電流が流れる程度までプローブ電極を記
録媒体に接近させた後、プローブ電極から記録層に記録
用電圧を印加することによって記録層の電気特性を変化
させて情報ビットを書き込む。記録層に所望の情報を記
録した後、プローブ電極をトンネル電流が流れる程度ま
で接近させたまま再生用電圧をプローブ電極に印加し、
プローブ電極を記録媒体表面上を走査させることによっ
て記録ビット部の電気特性の変化をプローブ電極による
検出電流の変化を読み出すことで再生を行う。
【0055】次に、消去方法について、図7を用いて説
明する。前述のようにして記録層603に情報を記録し
た後、消去したい記録ビット部上の光導電性薄膜604
(図7では全面を示している)に、光照射を行う。この
時、光導電性薄膜604の導電性が一時的に高まり、見
かけ上、光照射した消去したい部分の記録層だけを一対
の電極でサンドイッチした構成になる。ここで光照射と
同時に、消去用電源701から光導電性薄膜604と基
板電極602の間に消去用電圧を印加すると、光照射部
の所の記録層にのみ消去用電圧が印加され、光照射領域
の記録ビット全体の消去が行われる。即ち、消去したい
領域への光照射と消去用電圧印加により、所望領域の多
数ビットを同時にかつ容易に消去することができる。 尚、図7の例では、消去用電圧印加のために消去用電源
701を光導電性薄膜604と基板電極602の間に別
に設けて接続しているが、これに限ることはなく、例え
ば、プローブ電極から光導電性薄膜604を通して消去
用電圧を印加する方法を採っても構わない。
【0056】本発明で用いる記録層としては、電流−電
圧特性においてメモリースイッチング現象(電気メモリ
ー効果)を有する材料、例えば、π電子準位をもつ群と
σ電子準位のみを有する群を併有する分子を電極上に積
層した有機単分子膜或いはその累積膜を用いることが可
能となる。電気メモリー効果は前記の有機単分子膜、そ
の累積膜等の薄膜を一対の電極間に配置させた状態でそ
れぞれ異なる2つ以上の導電率を示す状態(図13:O
N状態、OFF状態)へ遷移させることが可能な閾値を
越えた電圧を印加することにより可逆的に低抵抗状態(
ON状態)および高抵抗状態(OFF状態)へ遷移(ス
イッチング)させることができる。またそれぞれの状態
は電圧を印加しなくとも保持(メモリー)しておくこと
ができる。ただし、本発明の1つの特徴である消去方法
の点から鑑み、記録層材料として、光導電性を有する材
料は適さない。
【0057】一般に有機材料のほとんどは絶縁性もしく
は半絶縁性を示すことから係る本発明において、適用可
能なπ電子準位を持つ群を有し、光導電性を持たない有
機材料は著しく多岐にわたる。
【0058】また、記録層の形成に関しては、具体的に
は蒸着法やクラスターイオンビーム法等の適用も可能で
あるが、制御性、容易性そして再現性から公知の従来技
術の中ではLB法が極めて好適である。
【0059】このLB法によれば、1分子中に疎水性部
位と親水性部位とを有する有機化合物の単分子膜又はそ
の累積膜を基板上に容易に形成することができ、分子オ
ーダーの厚みを有し、且つ大面積にわたって均一、均質
な有機超薄膜を安定に供給することができる。
【0060】LB法は分子内に親水性部位と疎水性部位
とを有する構造の分子において、両者のバランス(両親
媒性のバランス)が適度に保たれているとき、分子は水
面上で親水性基を下に向けて単分子の層になることを利
用して単分子膜又はその累積膜を作成する方法である。
【0061】以上の点より、具体例として例えば、有機
材料としてクロコニックメチン色素や、有機高分子材料
として縮合重合体であるポリイミド等の材料が挙げられ
る。また、これら化合物の種々の置換体も本発明におい
て好適であることは言うにおよばない。
【0062】尚、上記以外でもLB法に適している有機
材料、有機高分子材料であれば、本発明に好適なのは言
うまでもない。例えば近年研究が盛んになりつつある生
体材料(例えばバクテリオロドプシンやチトクロームC
)等も適用が可能である。
【0063】本発明に用いられる光導電性薄膜の形態は
、記録・再生時にプローブ電極と基板電極間にトンネル
電流を流さなければならないため、トンネル電流が流れ
る程度に充分に薄く、且つ均一である必要がある。また
、光導電性薄膜の材料としては、光導電性材料として代
表的なSi、或いはGaAs、或いはCdSe,CdS
,ZnSなどの無機半導体材料の他、種類が豊富で材料
設計の自由度の高い光導電性有機化合物などの適用が可
能である。また、形成方法に関しても、通常の蒸着法や
分子線エピタキシー法、スパッタ法、塗布法などの従来
公知の薄膜形成手段によって本発明の目的を達成するこ
とができる。
【0064】しかし、本発明の好適な態様においては、
係る薄膜は親水性部位と疎水性部位とを併有し、且つ光
導電性を示す有機分子からなる単分子膜又は単分子累積
膜によって構成される。係る単分子膜又は単分子累積膜
は、高度の秩序性を有し、均一で欠陥の無い超薄膜を簡
易に形成し得る点で本発明の適用に極めて好都合である
。有機分子として具体的には、親水性部位と疎水性部位
を併有した従来公知の有機色素分子がある。好適な色素
としては、例えば、シアニン色素、メロシアニン色素、
フタロシアニン色素、トリフェニルメタン色素、アズレ
ン色素等が挙げられる。また、クロロフィル、ローダミ
ン、チトクローム等の供給素タンパク質等の生体材料の
適用も可能である。
【0065】さらに、係る光導電性有機薄膜層を形成す
る好適な方法として、前述したLB法を挙げることがで
きる。前述のように、トンネル電流の収量を大きくする
ために時として膜厚が数10オングストローム以下で、
且つ均一であることが要求される場合があるが、LB法
であれば係る形態を容易に実現し得る。
【0066】尚、本発明における記録層及び光導電性薄
膜の膜厚であるが、記録層に用いる、π電子準位を有す
る化合物の電気メモリー効果は数10μm以下の膜厚の
もので観測されているが、記録・再生時にプローブ電極
と基板電極間に流れるトンネル電流を用いるため、プロ
ーブ電極と基板電極間にトンネル電流が流れるよう両者
間の距離を近づけなければならないので、本発明の記録
層と光導電性薄膜を加えた膜厚は、好ましくは数オング
ストローム以上100オングストローム以下、さらに好
ましくは、数オングストローム以上30オングストロー
ム以下である。
【0067】本発明において、上記のごとき有機材料が
積層された薄膜を支持するための基板としては、表面が
平滑であれば、どの様な材料を用いても良く、例えば、
金属、ガラス、セラミックス、プラスチックス材料等が
挙げられ、さらに、耐熱性の著しく低い生体材料も使用
できる。
【0068】本発明で用いられる基板電極の材料も高い
導電性を有するものであればよく、例えばAu,Pt,
Ag,Pd,Al,In,Sn,Pb,Wなどの金属や
これらの合金、さらにはグラファイトやシリサイド、ま
たさらにはITOなどの導電性酸化物を始めとして数多
くの材料が挙げられ、これらの本発明への適用が考えら
れる。係る材料を用いた電極形成法としても従来公知の
薄膜技術で十分である。但し、基板電極の材料は表面が
記録層形成の際、絶縁性の酸化物をつくらない導電材料
、例えば貴金属やITOなどの酸化物導電体を用いるこ
とが望ましく、なおかつ何れの材料を用いるにしてもそ
の表面が平滑であることが好ましい。
【0069】また、プローブ電極の材料は、導電性を示
すものであれば何を用いてもよく、例えばPt,Pt−
Ir,W,Au,Ag等が挙げられる。プローブ電極の
先端は、記録・再生・消去の分解能を上げるためできる
だけ尖らせる必要がある。本発明では、針状の導電性材
料を電解研磨法を用い先端形状を制御し、プローブ電極
を作製しているが、プローブ電極の作製方法及び形状は
何らこれに限定するものではない。
【0070】さらにはプローブ電極の本数も一本に限る
必要もなく、位置検出用と記録・再生用とを分ける等、
複数のプローブ電極を用いても良い。
【0071】次に、本発明第2の記録媒体及び消去方法
について図8の情報処理装置ブロック図を用いて説明す
る。図8中、806は記録媒体に電圧を印加するための
プローブ電極であり、このプローブ電極から記録層60
3に電圧を印加することによって記録・再生を行なう。 また、807は光照射装置であり、この光照射装置によ
り消去したい部分の記録媒体に光を照射しながらプロー
ブ電極806から消去用電圧を印加することによって消
去を行う。
【0072】対象となる記録媒体は、XYステージ81
4上に載置される。812はバイアス電圧源およびプロ
ーブ電流増幅器で、811はプローブ電流を読み取りプ
ローブ電極の高さが一定になるように圧電素子を用いた
微動機構、809を制御するサーボ回路である。813
はプローブ電極806と基板電極602との間に記録・
消去用のパルス電圧を印加するための電源である。
【0073】パルス電圧を印加するときプローブ電流が
急激に変化するためサーボ回路811は、その間出力電
圧が一定になるように、HOLD回路をONにするよう
に制御している。
【0074】808及び810はXY方向にプローブ電
極806を移動制御するためのXY方向微動制御機構及
びXY走査駆動回路である。815と816は、あらか
じめ10−9A程度のプローブ電流が得られるようにプ
ローブ電極806と記録媒体との距離を粗動制御したり
、プローブ電極と基板とのXY方向相対変位を大きくと
る(微動制御機構の範囲外)のに用いられる。
【0075】これらの各機器は、全てマイクロコンピュ
ータ817により中央制御されている。また818は表
示装置を表している。
【0076】また、圧電素子を用いた移動制御における
機械的性能を下記に示す。
【0077】 Z方向微動制御範囲  :0.1nm〜1μmZ方向粗
動制御範囲  :10nm〜10mmXY方向走査範囲
    :0.1nm〜1μmXY方向粗動制御範囲:
10nm〜10mm計測、制御許容誤差  :<0.1
nm(微動制御時)計測、制御許容誤差  :<1nm
    (粗動制御時)本発明第2の記録媒体を用いる
と、記録ビットを消去する際に、部分的或いは全体に光
照射を行って、消去したい領域の光導電性薄膜の導電性
を一時的に高め、プローブ電極から前記薄膜を通して電
圧を印加して消去するため、記録媒体の広範囲にわたる
所望領域を同時に、且つ容易に消去することが可能とな
る。
【0078】本発明第3の記録媒体の一構成例を図10
に示す。図1中、111は基板、112は基板上に設け
た基板電極、113は電気メモリー効果を持つ有機化合
物からなる記録層、114は本発明で特徴的な光導電性
層をあらわしており、光照射によって高導電性を示す材
料でできており、あらかじめ所望の大きさおよび所望の
位置に孤立して形成され、セクタとしての機能をも果た
している。また、図10では、基板111上に基板電極
112を設けたが、基板自身が導電性を有するものであ
れば、基板そのものが基板電極をかねることができる。
【0079】本発明における記録・再生・消去の基本原
理を説明する。先ず、記録・再生については、特開昭6
3−161552号と全く同じ方法である。つまり、プ
ローブ電極と基板電極間にトンネル電流が流れる程度ま
でプローブ電極を記録媒体に接近させた後、プローブ電
極から記録層に記録用電圧を印加することによって記録
層の電気特性を変化させて情報ビットを書き込む。記録
層に所望の情報を記録した後、プローブ電極をトンネル
電流が流れる程度まで接近させたまま再生用電圧をプロ
ーブ電極に印加し、プローブ電極を記録媒体表面上に走
査させることによって記録ビット部の電気特性の変化を
プローブ電極による検出電流の変化を読み出すことで再
生を行う。
【0080】次に、本発明の消去方法について、図11
を用いて説明する。前述のようにして記録層113に情
報を記録した後、消去したい記録ビット部上の光導電性
層114のセクタを含む領域に光照射を行う(図11で
は全面を示している)。この時、光導電性層114の導
電性が一時的に高まり、見かけ上、光照射した部分の記
録層だけを一対の電極でサンドイッチした構成になる。 ここで光照射と同時に、消去用電源115から、消去し
たい光導電性層セクタと基板電極112の間に消去用電
圧を印加すると、消去したい光導電性層セクタの所の記
録層にのみ消去用電圧が印加され、この領域の記録ビッ
ト全体の消去が行われる。すなわち、消去したいセクタ
を含む領域への光照射と消去用電圧印加により、所望セ
クタの多数ビットを同時にかつ容易に消去することがで
きる。尚、図11の例では、消去用電圧印加のために消
去用電源115を光導電性層114と基板電極112の
間に別に設けて接続しているが、これに限ることはなく
、例えば、プローブ電極から光導電性層114を通して
消去用電圧を印加する方法を採っても構わない。
【0081】本発明第3の記録媒体の記録層、光導電性
層、及び本発明に係るプローブ電極の材質、形成方法、
形態は前記した本発明第2の記録媒体と同じである。
【0082】次に、本発明第3の記録媒体及び消去方法
について図12の情報処理装置ブロック図を用いて説明
する。図12中、116は記録媒体に電圧を印加するた
めのプローブ電極であり、このプローブ電極から記録層
113に電圧を印加することによって記録・再生を行な
う。また、117は光照射装置であり、この光照射装置
により消去したい部分の光導電性層セクタの記録媒体に
光を照射しながらプローブ電極116から消去用電圧を
印加することによって消去を行う。
【0083】対象となる記録媒体は、XYステージ12
4上に載置される。122はバイアス電圧源およびプロ
ーブ電流増幅器で、121はプローブ電流を読み取りプ
ローブ電極の高さが一定になるように圧電素子を用いた
微動機構,119を制御するサーボ回路である。123
はプローブ電極116と基板電極112との間に記録・
消去用のパルス電圧を印加するための電源である。
【0084】パルス電圧を印加するときプローブ電流が
急激に変化するためサーボ回路121は、その間出力電
流が一定になるように、HOLD回路をONにするよう
に制御している。
【0085】118および120はXY方向にプローブ
電極116を移動制御するためのXY方向微動制御機構
及びXY走査駆動回路である。125と126は、あら
かじめ10−9A程度のプローブ電流が得られるように
プローブ電極115と記録媒体との距離を粗動制御した
り、プローブ電極と基板とのXY方向相対変位を大きく
とる(微動制御機構の範囲外)のに用いられる。
【0086】これらの各機器は、全てマイクロコンピュ
ータ127により中央制御されている。また128は表
示装置を表している。
【0087】また、圧電素子を用いた移動制御における
機械的性能を下記に示す。
【0088】 Z方向微動制御範囲  :0.1nm〜1μmZ方向粗
動制御範囲  :10nm〜10mmXY方向走査範囲
    :0.1nm〜1μmμmXY方向粗動制御範
囲:10nm〜10mm計測、制御許容誤差  :<0
.1nm(微動制御時)計測、制御許容誤差  :<1
nm    (粗動制御時)本発明第3によると、記録
層上に複数個の孤立した光導電性層を積層してセクタを
設けた記録媒体を用い、また、記録ビットを消去する際
に、一括消去したい孤立光導電性層(セクタ)部分に光
照射を行って、所望の部分の光導電性層の導電性を一時
的に高め、プローブ電極から前記層を通して電圧を印加
して消去するため記録媒体の広範囲にわたる所望領域を
同時に、かつ容易に消去することが可能となる。また、
この時、光照射は消去したい孤立光導電性層部分を含む
領域に実行すれば良く、例えば記録媒体全面への照射で
も良いため、光照射位置の精密な制御は不必要となり、
より簡単に広範囲の一括消去が可能となる。
【0089】
【実施例】以下、本発明を実施例に従って説明する。
【0090】実施例1 光学研磨したガラス基板(基板101)を中性洗剤及び
トリクレンを用いて洗浄した後、係る基板上に、Crを
下引き層として形成し、次にAuを真空蒸着法により1
00nm積層して基板電極102とした後、第1の記録
層103となるスクアリリュウムービス−6−オクチル
アズレン色素(以下「SOAZ」と記す)LB膜を形成
した。以下に、このLB膜の成膜方法を示す。
【0091】SOAZを濃度0.2mg/mlで溶かし
たクロロホルム溶液を20℃の水面上に展開し、水面上
に単分子膜を形成した。溶媒の蒸発を待ち、かかる単分
子膜の表面圧を20mN/mまで高め、さらにこれを一
定に保ちながら前記の基板を水面を横切るように速度5
mm/minで静かに浸漬し、さらに引き上げ、係る累
積操作を繰り返し、4層のY形単分子膜の累積を行って
第1の記録層105を形成した。
【0092】次に、この第1の記録層に、導電率の異な
る部分を形成することにより0.5mm×0.5mmの
領域に0.02μmピッチで長さ0.5mm,幅0.0
1μmのトラック104を形成した。以下にこの方法を
示す。
【0093】トラックの形成は、図2に示した情報処理
装置を用いて行なった。ただし、プローブ電極201と
して電界研磨法によって作成した白金/ロジウム製のプ
ローブ電極を用いた。このプローブ電極201は、直接
、記録・再生・消去を行うために用いることができる。 プローブ電極201と第1の記録層103の距離(Z)
は、Z方向駆動回路204からZ方向微動制御機構20
5に適度な電圧を与えることにより制御し、さらにこの
機能を保持したまま、プローブ電極201が面内(X,
Y)方向にも移動制御できるようにXY方向微動制御機
構208をXY走査駆動回路207によって制御してい
る。また、記録媒体1は、高精度のXYステージ202
の上に置かれ、粗動駆動回路210から適当な電圧を与
えることにより粗動機構209により任意の位置に移動
させることができる。よって、これらの移動制御機構に
よりプローブ電極201で記録層を形成した基板の任意
の位置で記録・再生及び消去を行なうことができる。次
に、前述した第1の記録層103を持つ基板を情報処理
装置にセットし、基板電極102に対してプローブ電極
201に−1.0Vの電圧を印加し、第1の記録層10
3に流れる電流をモニターしながらプローブ電極201
と基板電極102との距離(Z)を調整した。その後、
Z方向微動制御機構205を制御してプローブ電極20
1と第1の記録層103表面までの距離を変えていくと
、図3に示すような電流特性が得られた。尚、プローブ
電流及び、プローブ電圧を変化させることでプローブ電
極201と記録層表面との距離Zを調整することができ
るが、距離Zを適当な値で一定に保持するためには、プ
ローブ電流IPが10−7A≧IP≧10−12A、好
適には10−8A≧IP≧10−10Aになるようにプ
ローブ電圧を調整する必要がある。ここではプローブ電
圧を0.5Vとし、プローブ電流IPを10−9A(図
3のb領域に相当する。)に設定して、プローブ電極2
01と第1の記録層103表面との距離を制御した。次
にこの距離Zを一定に保ちながら、閾値電圧Vth O
N以上の電圧である図4に示した波形を持つ三角波パル
ス電圧を印加しながら、プローブ電極201をゆっくり
走査させ、ON状態を書き込んで、第1の記録層103
に所定のトラックを形成した。
【0094】最後に、第1の記録層上に第2の記録層を
第1の記録層と同様の方法でSOAZを4層形成し、記
録媒体とした。
【0095】以上のようにして作成した記録媒体につい
て記録・再生・消去の実験を行った。次に、その方法を
示す。プローブ電極201をトラック104にそって走
査させながら、20nmピッチで情報の記録を行った。 トラッキングは、Z方向駆動回路204の出力電圧を一
定(HOLD回路ON)でも、Z方向駆動回路204を
動作させたまま(HOLD回路OFF)でも行うことが
できる。この時トラックの検出は、Z方向駆動回路20
4の出力電圧を一定にした場合(HOLD回路ON)は
、プローブ電流の1桁以上の増加、Z方向駆動回路20
4を動作させたまま(HOLD回路OFF)の場合は、
Z方向駆動回路204の出力電圧の変化として、1V以
上の増加をもってトラックと認識した。係る情報の記録
は、図4と同様な波形を有する閾値電圧Vth ON以
上のパルス電圧を印加して、ON状態を書き込んだ。 尚、パルス電圧を印加する際は、Z方向駆動回路204
の出力電圧を一定にしている。
【0096】書き込まれた情報は、書き込みの際と同じ
条件でプローブ電極201と記録媒体1の表面の距離を
制御した後、Z方向駆動回路204の出力を一定に保持
したままで、プローブ電極201を走査し、ON状態領
域とOFF状態領域とのプローブ電流の変化で直接読み
とるか、又は、Z方向駆動回路204を動作させたまま
(HOLD回路OFF)プローブ電極201を走査して
、ON状態領域とOFF状態領域とでのZ方向駆動制御
機構205の出力電圧の変化で読みとることができる。 本例では、ON状態領域でのプローブ電流が記録前(又
はOFF状態領域)と比較して3桁以上変化していたこ
とを確認した。この時、先に述べたトラック104とO
N状態に記録した部分の区別をすることは、トラック1
04がある部分の膜の垂直方向における導電性が、ON
状態に記録した部分と未記録部分の中間であることと、
またトラック104が直線的に形成されているのに対し
て、記録部分がドット状に形成されていることで、容易
に行うことができた。
【0097】さらに書き込みの際と同じ条件でプローブ
電極201と記録媒体1の表面との距離を制御した後Z
方向駆動回路204の出力を一定に保持し、プローブ電
極201と基板電極102の間の電圧を図5に示したよ
うなVth OFF以上の8Vに設定して、再びプロー
ブ電極201を走査して記録位置をゆっくりトレースし
た結果、全ての記録状態が消去され、OFF状態に遷移
したことも確認した。以上の再生実験において、ビット
エラーレートは3×10−6であった。
【0098】実施例2 実施例1に対して第1の記録層103として、ポリイミ
ド(以下P1と略記する)をLB法による成膜方法で4
層形成した以外は同様に形成した記録媒体1を作成した
。以下P1の成膜方法を示す。
【0099】先ず、実施例1と同様に洗浄したガラス基
板(基板101)上に、実施例1と同様に基板電極10
2を形成した。次に、ポリアミック酸(以下PAと略記
する)を繰り返し単位濃度1.0mmol  1/1で
溶かしたジメチルアセトアミドとベンゼンの混合溶液を
、20℃の純水上に展開し、水面から溶媒を蒸発除去さ
せた後、その表面圧を25mN/mに高めて水面上単分
子膜を形成させた。次に、この表面圧を一定に保持した
まま、前記基板を水面に横切るように速度5mm/分で
静かに浸漬し、さらに引き上げ、係る累積を繰り返し4
層のY形単分子膜の累積を行った。次に、係る基板を3
00℃で10分間熱処理することによりPA累積膜をイ
ミド化してPI薄膜を形成し、第1の記録層103とし
た。係る第1の記録層103に対して、実施例1と同様
にトラック104を形成した。最後に係る第1の記録層
上にSOAZを4層形成し、第2の記録層105とし、
記録媒体1を得た。
【0100】以上のように作成した記録媒体1について
、実施例1と同様に記録・再生・消去の実験を行ったと
ころ、ビットエラーレートは5×10−6であり、消去
も可能であった。
【0101】実施例3 実施例1と同様に形成した記録媒体について、実施例1
と同様にして記録・再生の実験を行った。この時、記録
は、トラックの真上に10nmピッチで行った。その結
果、ビットエラーレートは5×10−6であった。
【0102】実施例4 実施例1と同様にPIのLB膜とSOAZのLB膜を形
成した基板上にさらにポリイソブチルメタクリレート(
PIBM)を以下のように形成して、記録媒体を得た。 先ず、SOAZが形成された基板を純水中に水面を横切
るように浸漬した後、PIBMのクロロホルム溶液(濃
度1×10−3M)を、20℃の純水上に展開した。 水面から溶媒を蒸発除去させた後、その表面圧を11m
N/mまで高めて水面上単分子膜を形成させた。次にこ
の表面圧を一定に保持したまま、基板を速度5cm/m
inで水面上単分子膜を横切る形で水相中から引き上げ
1層の積層膜を得た。
【0103】係る、記録媒体に対して実施例1と同様に
記録・再生・消去の実験を行ったところ、実施例1を上
回る良好な結果で、ビットエラーレートは、1×10−
6であった。
【0104】さらに、本実施例において記録・再生・消
去の実験を行った記録媒体と、実施例1において記録・
再生・消去の実験を行った記録媒体を比較のため、走査
型トンネル顕微鏡を用いてSOAZの累積層の分子の配
列を観察したところ、実施例1で使用した記録媒体のS
OAZの累積層には分子配列が乱れている部分が見られ
たのに対し、本実施例で使用した記録媒体には、分子配
列の乱れはなかった。
【0105】以上述べてきた実施例中では、トラック形
成を、プローブ電極を用いた手法による、電気的な導電
率の差の形成方法を示したが、これに限定することはな
く、電気的な導電率の差を形成できれば、どんな方法を
用いてもよく、例えば半導体基板への部分的なドーピン
グによる形成の方法も考えられる。また、本実施例では
、周囲に対して導電率が高い部分をトラックとしたが、
これに限らず、周囲に対して導電率が低い部分をトラッ
クとしてもかまわない。また、トラックの形状について
も直線状のものについて述べてきたが、これに限ること
はなく、螺旋状、円状等他の形態であっても全く構わな
い。また、記録層の形成にLB法を使用してきたが、極
めて薄く均一な膜が作成できる成膜法であればLB法に
限らず使用可能であり、具体的にはMBEやCVD法等
の成膜法が挙げられる。さらに基板材料やその形状も本
発明は何ら限定するものではない。さらには、本実施例
においてはプローブ電極を1本としたが、記録・再生用
のものとトラッキング用のものを各々分けて2本以上と
しても良い。
【0106】実施例5 光学研磨したガラス基板(基板601)を中性洗剤及び
トリクレンを用いて洗浄した後、下引き層としてCrを
真空蒸着(抵抗加熱)法により厚さ30オングストロー
ム堆積させ、さらにAuを同法により1000オングス
トローム蒸着し、基板電極602を形成した。
【0107】次にSOAZを濃度0.2mg/mlで溶
かしたクロロホルム溶液を20℃の水相上に展開し、水
面上に単分子膜を形成した。溶媒の蒸発を待ち係る単分
子膜の表面圧を20mN/mまで高め、さらにこれを一
定に保ちながら前記の基板電極を形成した基板を水面に
横切るように速度5mm/分で静かに浸漬し、さらに引
き上げて、2層のY形単分子膜の累積を行ない、前記基
板電極602上に2層(厚さ30オングストローム)の
累積膜を形成して、記録層603とした。尚、このSO
AZについて光照射して光導電性を調べたが、SOAZ
は光導電性を有していなかった。
【0108】記録層形成後、光導電性薄膜604として
6層のフタロシアニン誘導体(詳しくは、tert−ブ
チル・銅フタロシアニン)単分子累積膜を記録層603
上に積層した。尚、係る単分子累積膜の作成方法の詳細
は以下の通りである。
【0109】粉末状のフタロシアニン誘導体を濃度0.
2mg/mlでクロロホルム溶液に溶かし、水温20℃
の水相上に展開し水面上に単分子膜を形成した。溶媒の
蒸発除去を待って係る単分子膜の表面圧を20mN/m
まで高め、次に表面圧を一定に保った状態下で記録層6
03及び基板電極602が積層された基板を水面を横切
る方向に速度10mm/分で静かに浸漬し、続いて5m
m/分で静かに引き上げ2層のY型単分子膜を係る基板
上に累積した。累積操作を3回繰り返すことによって、
該基板上に6層の単分子累積膜を形成した。
【0110】以上の様な方法により作成した記録媒体に
、図8に示した情報処理装置を用いて記録・再生、消去
の実験を行なった。ただし、プローブ電極806として
電解研磨法によって作成した白金/ロジウム製のプロー
ブ電極を用いており、このプローブ電極806は、記録
層603に電圧を印加できるように、圧電素子により、
その距離(Z)が制御されている。さらに上記機能を持
ったままプローブ電極806が面内(X,Y)方向にも
移動制御できるように微動制御機構系が設計されている
【0111】また、プローブ電極806は直接記録・再
生・消去を行うことができる。また、記録媒体は高精度
のXYステージ814の上に置かれ、任意の位置に移動
させることができる。よって、この移動制御機構により
プローブ電極806で任意の位置上に記録・再生及び消
去を行なうことができる。
【0112】前述したSOAZ2層からなる記録層60
3及びtert−ブチル・銅フタロシアニン6層からな
る光導電性薄膜604を持つ記録媒体を記録・再生装置
にセットした。次に、プローブ電極806と記録媒体の
基板電極602との間に+1Vの電圧を印加し、両電極
間に流れる電流をモニターしながらプローブ電極806
と基板電極602との距離(Z)を調整した。この時、
距離Zを制御するためのプローブ電流IPを10−8A
≧IP≧10−10Aになるように設定した。
【0113】次に、プローブ電極を走査させながら、1
00オングストロームピッチで情報の記録を行った。係
る情報の記録は、プローブ電極806を+側、基板電極
602を−側にして、電気メモリー材料(SOAZ−L
B膜2層)が初期の高抵抗状態(OFF状態)から低抵
抗状態(ON状態)に変化する様に、図9に示す閾値電
圧Vth−ON以上の三角波パルス電圧を印加した。そ
の後、プローブ電極を記録開始点に戻し、再び記録媒体
上を走査させた。その結果、記録ビットにおいては0.
7mA程度のプローブ電流が流れ、ON状態となってい
ることが示された。以上の実験により、光導電性薄膜と
記録層を積層した記録媒体においても、超高密度な記録
が可能であることがわかった。
【0114】次に、光照射装置807により、先ほど記
録を行った記録媒体にたいして、中心波長が650nm
の光を照射しながらプローブ電極から消去用電圧(波高
値10Vのパルス電圧)を印加した。その後、先ほど消
去操作を行った領域についてプローブ電極を操作させて
再生を行ったところ、先ほど記録した記録ビット全てが
ON状態からOFF状態へと戻っており、一度に全ての
記録ビットを消去できたことがわかった。
【0115】尚、上記の操作を繰り返し行っても、記録
媒体を損傷することなく記録・再生、及び一括消去を容
易に行うことができた。
【0116】実施例6 実施例5と全く同様の方法で、ガラス基板601(コー
ニング社製#7059)上に基板電極602を形成した
【0117】次に、基板電極上に4,4’−ジアミノジ
フェニルエーテル及び無水ピロメリット酸からなるPI
単分子累積膜(4層)を記録層603としてLB法によ
り形成し、その後1,6−ジアミノカルバゾール及び無
水ピロメリット酸からなるPI単分子累積膜(8層)を
光導電性薄膜604としてLB法により積層し記録媒体
を作成した。尚、記録層として用いたPIの光導電性に
ついて調べたが、このPIは光導電性を有していなかっ
た。
【0118】係る記録媒体を用い、実施例5と同様にし
て、記録・再生実験を行ったところ、超高密度な記録・
再生が可能であることがわかった。また、記録後、実施
例5と同じく記録領域に光照射しながら消去用電圧をプ
ローブ電極から印加することにより消去実験を行ったと
ころ、記録ビット全てを一度に消去することが可能であ
った。
【0119】実施例7 実施例6と全く同様の方法で、ガラス基板601(コー
ニング社製#7059)上に基板電極602を形成した
後、基板電極上に4,4’−ジアミノジフェニルエーテ
ル及び無水ピロメリット酸からなるPI単分子累積膜(
4層)を記録層603としてLB法により積層した。
【0120】その後、記録層603上に、プラズマCV
D法により膜厚約50オングストロームのアモルファス
シリコン(以下、a−Si:Hと記す)からなる光導電
性薄膜604を形成して記録媒体を作成した。尚、a−
Si:H膜の形成方法を以下に示す。
【0121】先ず、記録層及び基板電極が積層された基
板をプラズマCVD装置の真空容器内にセットした。次
に、基板温度を200℃、SiH4ガスの流量を10s
ccmに設定し、圧力0.4Toorに保ちながら、R
Fパワー4.0Wでa−Si:H膜の形成を行った。
【0122】係る記録媒体を用い、実施例5と同様にし
て、記録・再生実験を行ったところ、超高密度な記録・
再生が可能であることがわかった。また、記録後、実施
例5と同じく記録領域に光照射しながら消去用電圧をプ
ローブ電極から印加することにより消去実験を行ったと
ころ、記録ビット全てを一度に消去することが可能であ
った。
【0123】即ち、本発明における記録層として、4,
4’−ジアミノジフェニルエーテル及び無水ピロメリッ
ト酸からなるPILB膜(4層)を、光導電性薄膜とし
てa−Si:H膜を用いても良いことがわかった。
【0124】以上述べてきた実施例中では、特に、光を
照射する領域に関して限定はしなかったが、記録媒体全
面を消去するときは記録媒体全面に光を照射しながら消
去用電圧を印加すれば良いし、部分的に消去したいとき
は、消去したい部分にのみ光を照射しながら、消去用電
圧を印加すれば良い。また、記録ビットを1ビットづつ
消去したい場合は、従来通りの方法で消去することも可
能である。また、本実施例では消去用電圧をプローブ電
極から印加する方法を用いたが、この方法に限定するも
のではなく、別に消去用電源を設けても構わない。
【0125】また、記録層の形成にLB法を使用してき
たが、極めて薄く均一な膜が作成できる成膜法であれば
LB法に限らず使用可能であり、具体的にはMBEやC
VD法等の成膜法が挙げられる。更に基板材料やその形
状も本発明は何ら限定するものではない。さらには、本
実施例においてはプローブ電極を1本としたが、記録・
再生用のものと位置検出用のものを各々分けて2本以上
としても良い。
【0126】実施例8 光学研磨したガラス基板(基板111)を中性洗剤およ
びトリクレンを用いて洗浄した後、下引き層としてCr
を真空蒸着(抵抗加熱)法により厚さ30オングストロ
ーム堆積させ、更にAuを同法により1000オングス
トローム蒸着し、基板電極112を形成した。
【0127】次にSOAZを濃度0.2mg/mlで溶
かしたクロロホルム溶液を20℃の水相上に展開し、水
面上に単分子膜を形成した。溶媒の蒸発を待ち係る単分
子膜の表面圧を20mN/mまで高め、更にこれを一定
に保ちながら前記の基板電極を形成した基板を水面に横
切るように速度5mm/分で静かに浸漬し、更に引き上
げて、2層のY形単分子膜の累積を行ない、前記基板電
極112上に2層(厚さ30オングストローム)の累積
膜を形成して、記録層113とした。尚、このSOAZ
について光照射して光導電性を調べたが、SOAZは光
導電性を有していなかった。
【0128】記録層形成後、光導電性薄膜114として
6層のフタロシアニン誘導体(詳しくは、t−ブチル・
銅フタロシアニン)単分子累積膜を記録層113上に積
層した。なお、係る単分子累積膜の作成方法の詳細は以
下の通りである。
【0129】粉末状のフタロシアニン誘導体を濃度0.
2mg/mlでクロロホルム溶液に溶かし、水温20℃
の水相上に展開し水面上に単分子膜を形成した。溶媒の
蒸発除去を待って係る単分子膜の表面圧を20mN/m
まで高め、次に表面圧を一定に保った状態下で記録層1
13及び基板電極112が積層された基板を水面を横切
る方向に速度10mm/分で静かに浸漬し、続いて5m
m/分で静かに引き上げ2層のY型単分子膜を係る基板
上に累積した。累積操作を3回繰り返すことによって、
該基板上に6層の単分子累積膜を形成した。
【0130】次に、記録層上全面に積層された光導電性
層上に、ビーム径100オングストローム、加速電圧1
00KV、ビーム電流5pAで電子ビームを2000オ
ングストロームピッチ、長さ1μmに渡って横方向およ
び縦方向に網の目状に順次照射することにより光導電性
層を部分的に除去して、1μm角内に合計25個のセク
タを形成した。また、この時電子ビームのドーズ量が約
1C/cm2になる様に走査速度を調節した。
【0131】以上の様な方法により作成した記録媒体に
、図12に示した情報処理装置を用いて記録・再生、消
去の実験を行なった。ただし、プローブ電極116とし
て電解研磨法によって作成した白金/ロジウム製のプロ
ーブ電極を用いており、このプローブ電極116は、記
録層113に電圧を印加できるように、圧電素子により
、その距離(Z)が制御されている。さらに上記機能を
持ったままプローブ電極116が面内(X,Y)方向に
も移動制御できるように微動制御機構系が設計されてい
る。
【0132】また、プローブ電極116は直接記録・再
生・消去を行うことができる。また、記録媒体は高精度
のXYステージ124の上に置かれ、任意の位置に移動
させることができる。よって、この移動制御機構により
プローブ電極116で任意のセクタおよび任意の位置に
記録・再生及び消去を行なうことができる。
【0133】前述したSOAZ2層からなる記録層11
3及びt−ブチル・銅フタロシアニン6層からなる光導
電性薄膜114を持つ記録媒体を記録・再生装置にセッ
トした。次に、プローブ電極116と記録媒体の基板電
極112との間に+1Vの電圧を印加し、両電極間に流
れる電流をモニターしながらプローブ電極116と基板
電極112との距離(Z)を調整した。この時、距離Z
を制御するためのプローブ電流IPを10−8A≧IP
≧10−10Aになるように設定した。
【0134】次に、プローブ電極を走査しながら、プロ
ーブ電極と基板電極間に電気メモリー効果を生じる閾値
電圧を越えていない電圧である0.5V読み取り電圧を
印加して電流値を測定したところ、μA以下で走査領域
全面にわたってOFF状態を示した。この後、プローブ
電極を走査させながら、第1のセクタに100オングス
トロームピッチで情報の記録を行った。かかる情報の記
録は、プローブ電極116を+側、基板電極112を−
側にして、電気メモリー材料(SOAZ−LB膜2層)
が先ほどの高抵抗状態(OFF状態)から低抵抗状態(
ON状態)に変化する様に、図4に示す閾値電圧Vth
−ON以上の三角波パルス電圧を印加した。なお、パル
ス電圧を印加する際は、サーボ回路の出力電圧を一定に
している。その後、プローブ電極を記録開始点に戻し、
再び読み取り電圧0.5Vを印加しながら記録媒体上を
走査させた。その結果、記録ビットにおいては0.3m
A程度のプローブ電流が流れ、ON状態となっているこ
とが示された。以上の実験により、光導電性層と記録層
を積層した記録媒体においても、超高密度な記録が可能
であることがわかった。また、同様の方法で、第2のセ
クタにも情報の記録および再生を実行し、記録できてい
ることを確認した。
【0135】次に、光照射装置117により、先ほど記
録を行った記録媒体にたいして、中心波長が650nm
の光を全面に照射しながら、第1のセクタにプローブ電
極から消去用電圧(図5参照)を印加した。その後、先
ほど消去操作を行った第1のセクタ領域についてプロー
ブ電極を操作させて再生を行ったところ、第1のセクタ
領域全面に渡って、先ほど記録した記録ビット全てがO
N状態からOFF状態(プローブ電流値がμA以下)へ
と戻っており、一度に第1セクタの全ての記録ビットを
消去できたことがわかった。また、光照射したが消去用
電圧を印加しなかった第2のセクタについてプローブ電
極を走査させて再生を行ったところ、記録ビットは消去
されることなくON状態(プローブ電流値は0.3mA
)のまま保存されており、本方法によれば、希望した特
定のセクタだけを消去可能であることが分かった。
【0136】尚、上記の操作を繰り返し行っても、記録
媒体を損傷することなく記録・再生、及び一括消去を容
易に行うことができた。
【0137】実施例9 実施例8と全く同様の方法で、ガラス基板111(コー
ニング社製#7059)上に基板電極112を形成した
【0138】次に、基板電極上に4,4’−ジアミノジ
フェニルエーテル及び無水ピロメリット酸からなるPI
単分子累積膜(4層)を記録層113としてLB法によ
り形成し、その後1,6−ジアミノカルバゾール及び無
水ピロメリット酸からなるPI単分子累積膜(8層)を
光導電性層114としてLB法により積層し、実施例8
と全く同様にして電子ビーム照射によりセクタ分けされ
た記録媒体を作成した。尚、記録層として用いたPIの
光導電性について調べたが、このPIは光導電性を有し
ていなかった。
【0139】係る記録媒体を用い、実施例8と同様にし
て、記録・再生実験を行ったところ、超高密度な記録・
再生が可能であることがわかった。また、記録後、実施
例8と同じく所望の記録セクタ領域に光照射しながら消
去用電圧をプローブ電極から印加することにより消去実
験を行ったところ、所望のセクタ内だけの記録ビット全
てを一度に消去することが可能であった。
【0140】実施例10 実施例9と全く同様の方法で、ガラス基板111(コー
ニング社製#7059)上に基板電極112を形成した
後、基板電極上に4,4’−ジアミノジフェニルエーテ
ル及び無水ピロメリット酸からなるPI単分子累積膜(
4層)を記録層113としてLB法により積層した。
【0141】係るPI記録層の上にネガ型レジスト材料
(商標名RD−2000N−10)をスピナー塗布し、
プリベークを行なう。この時膜厚は0.7μmおきに大
きさ1μmの孤立光導電性層セクタが格子点状に形成で
きるようにレジストパターンを作成した。
【0142】係る基板上に、プラズマCVD法により膜
厚約50オングストロームのa−Si:Hからなる光導
電性層114を形成した。尚、a−Si:H膜の形成方
法を以下に示す。
【0143】先ず、記録層および基板電極が積層された
基板をプラズマCVD装置の真空容器内にセットした。 次に、基板温度を200℃、SiH4ガスの流量を10
sccmに設定し、圧力0.4Toorに保ちながら、
RFパワー4.0Wでa−Si:H膜の形成を行った。
【0144】次に、係る基板をアセトン超音波処理、D
MF超音波処理、純水洗浄、ベーキングを行ない、リフ
トオフにより大きさ1μmの複数個からなる孤立光導電
性層セクタを形成して、記録媒体を作成した。
【0145】係る記録媒体を用い、実施例8と同様にし
て、記録・再生を行ったところ、超高密度な記録・再生
が可能であることがわかった。また、記録後、実施例8
と同じく所望の記録セクタ領域に光照射しながら消去用
電圧をプローブ電極から印加することにより消去実験を
行ったところ、所望のセクタ内だけの記録ビット全てを
一度に消去することが可能であった。
【0146】即ち、本発明における記録層として、4,
4’−ジアミノジフェニルエーテル及び無水ピロメリッ
ト酸からなるPILB膜(4層)を、光導電性層として
a−Si:H膜を用いても良いことがわかった。
【0147】前記実施例8〜10中では、特に、光を照
射する領域に関して限定はしなかったが、消去したい光
導電性層セクタを全て含む領域で有れば良く、記録媒体
全面に光を照射しながら消去用電圧を印加しても良い。 また、光導電性層セクタ内の記録ビットを部分的に消去
したいときは、消去したい部分にのみ光を照射しながら
、消去用電圧を印加すれば良い。また、記録ビットを1
ビットづつ消去したい場合は、従来通りの方法で消去す
ることも可能である。また、本実施例では消去用電圧を
プローブ電極から印加する方法を用いたが、この方法に
限定するものではなく、別に消去用電源を設けても構わ
ない。
【0148】また、記録層の形成にLB法を使用してき
たが、極めて薄く均一な膜が作成できる成膜法であれば
LB法に限らず使用可能であり、具体的にはMBEやC
VD法等の成膜法が挙げられる。更に基板材料やその形
状も本発明は何ら限定するものではない。さらには、本
実施例においてはプローブ電極を1本としたが、記録・
再生用のものと位置検出用のものを各々分けて2本以上
としても良い。
【0149】
【発明の効果】以上述べたように、本発明第1の記録媒
体は、光記録に比べて、はるかに高密度な記録が可能で
、製造が容易な記録媒体を提供できる。また、記録・再
生・消去において、トラックと記録場所の識別が容易で
あり、再生時の読み誤り率が少ない。
【0150】また、本発明第2の記録媒体によれば、超
高密度記録が可能な記録媒体において、情報を記録した
領域の所望の一部あるいは全面に渡って、1度に且つ容
易に消去することが可能になった。
【0151】さらに本発明第3の記録媒体によれば、超
高密度記録が可能な記録媒体において、情報を記録した
所望のセクタだけを、1度にかつ容易に消去することが
可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明第1の記録媒体の製造方法の一例を示す
図である。
【図2】本発明第1の記録媒体を用いた情報処理装置の
構成のブロック図である。
【図3】本発明第1の記録媒体表面とプローブ電極との
距離と電流の関係を示す図である。
【図4】本発明第1の記録媒体に記録を行う際に加える
パルス信号波形である。
【図5】本発明第1の記録媒体の消去を行う際に加える
パルス信号波形である。
【図6】本発明第2の記録媒体の構成の一例を示す図で
ある。
【図7】本発明第2の記録媒体の消去方法を示す図であ
る。
【図8】本発明第2の記録媒体を用いる情報処理装置の
構成のブロック図である。
【図9】本発明第2の記録媒体に記録を行う際に加える
パルス信号波形である。
【図10】本発明第3の記録媒体の構成の一例を示す図
である。
【図11】本発明の第3の記録媒体の消去方法を示す図
である。
【図12】本発明第3の記録媒体を用いる情報処理装置
の構成のブロック図である。
【図13】電気メモリー効果の説明図である。
【符号の説明】
1  記録媒体 101  基板 102  基板電極 103  第1記録層 104  トラック 105  第2記録層 111  基板 112  基板電極 113  記録層 114  光導電性薄膜 115  消去用電源 116  プローブ電極 117  光照射装置 118  XY方向微動制御機構 119  Z方向微動制御機構 120  XY方向走査駆動回路 121  サーボ回路 122  バイアス電圧源及びプローブ電流増幅器12
3  記録消去用電源 124  XYステージ 125  粗動機構 126  粗動駆動回路 127  マイクロコンピュータ 128  表示装置 201  プローブ電極 202  XYステージ 203  プローブ電流増幅器 204  Z方向駆動回路 205  Z方向微動制御機構 206  電源 207  XY走査駆動回路 208  XY方向微動制御機構 209  粗動機構 210  粗動駆動回路 211  マイクロコンピュータ 212  表示素子 601  基板 602  基板電極 603  記録層 604  光導電性薄膜 701  消去用電源 806  プローブ電極 807  光照射装置 808  XY方向微動制御機構 809  Z方向微動制御機構 810  XY走査駆動回路 811  サーボ回路 812  バイアス電圧源及びプローブ電流増幅器81
3  記録消去用電源 814  XYステージ 815  粗動機構 816  粗動駆動回路 817  マイクロコンピュータ 818  表示装置

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  プローブ電極により素子に流れる電流
    を検出する情報処理装置に用いる記録媒体であって、プ
    ローブ電極と対向配置する基板電極上に、有機化合物の
    単分子膜又は該単分子膜を累積した累積膜からなり電気
    メモリー効果を有する記録層を設け、該記録層上に有機
    化合物の単分子膜又は該単分子膜を累積した累積膜から
    なる第2層を積層したことを特徴とする記録媒体。
  2. 【請求項2】  上記記録層が導電率が異なる部分をト
    ラックとして形成した第1の記録層であり、第2層が電
    気メモリー効果を有する第2の記録層であることを特徴
    とする請求項1記載の記録媒体。
  3. 【請求項3】  第1及び第2の記録層を、同じ材料で
    構成することを特徴とする請求項2記載の記録媒体。
  4. 【請求項4】  第1及び第2の記録層を、異なる材料
    で構成することを特徴とする請求項2記載の記録媒体。
  5. 【請求項5】  第1及び第2の記録層がLB法により
    形成されていることを特徴とする請求項2〜4記載の記
    録媒体。
  6. 【請求項6】  第1及び第2の記録層を形成する有機
    化合物が、分子中にπ電子準位を持つ群と、σ電子準位
    を持つ群とを有することを特徴とする請求項2〜5記載
    の記録媒体。
  7. 【請求項7】  第2層が光導電性薄膜であることを特
    徴とする請求項1記載の記録媒体。
  8. 【請求項8】  第2層が複数個の孤立した光導電性薄
    膜であることを特徴とする請求項1記載の記録媒体。
  9. 【請求項9】  記録層と光導電性薄膜を加えた膜厚が
    、5オングストローム以上100オングストローム以下
    であることを特徴とする請求項7又は8記載の記録媒体
  10. 【請求項10】  記録層と光導電性薄膜を加えた膜厚
    が、5オングストローム以上30オングストローム以下
    であることを特徴とする請求項7又は8記載の記録媒体
  11. 【請求項11】  記録層がLB法により形成されてい
    ることを特徴とする請求項7〜10記載の記録媒体。
  12. 【請求項12】  光導電性薄膜がLB法により形成さ
    れていることを特徴とする請求項7〜11記載の記録媒
    体。
  13. 【請求項13】  記録層を形成する有機化合物が分子
    中にπ電子準位を持つ群とσ電子準位を持つ群とを有す
    ることを特徴とする請求項7〜12記載の記録媒体。
  14. 【請求項14】  請求項2〜6記載の記録媒体の製造
    方法であって、第1の記録層における導電性の異なる部
    分が、プローブ電極と第1の記録層のみを積層した基板
    電極間に電圧を印加することによって形成することを特
    徴とする記録媒体の製造方法。
  15. 【請求項15】  請求項2〜6記載の記録媒体を有す
    ることを特徴とする情報処理装置。
  16. 【請求項16】  記録場所が第1の記録層に形成され
    たトラックに接していることを特徴とする請求項15記
    載の情報処理装置。
  17. 【請求項17】  請求項7〜13記載の記録媒体と該
    記録媒体に対向配置するプローブ電極を用いて、基板電
    極とプローブ電極との間に電圧を印加することにより電
    気特性を変化させて記録した記録領域に対して光照射を
    行うことによって光導電性薄膜の導電性を一時的に高め
    、該薄膜と該基板電極間に電圧を印加することにより記
    録の消去を行うことを特徴とする消去方法。
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