JPH05182261A

JPH05182261A - 情報記憶装置

Info

Publication number: JPH05182261A
Application number: JP34604091A
Authority: JP
Inventors: Junichi Takahashi; 淳一高橋; Hiroyuki Horiguchi; 浩幸堀口; Motomi Ozaki; 元美尾崎
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1991-12-27
Filing date: 1991-12-27
Publication date: 1993-07-23

Abstract

(57)【要約】【目的】記録ピットを小さくして記録密度を向上させ
ると共に、ピット情報間のクロストークがなく読取りエ
ラーの少ない情報記憶装置を提供する。【構成】導電性基板１５と、強誘電性膜１６と、導電
性膜１７と、抵抗層１８とよりなる記憶媒体１４を設
け、導電性基板１５と導電性膜１７とを電極として強誘
電性膜１６に電圧を印加する第１情報書込み手段１９を
設け、導電性膜１７と導電性探針２３との間に電圧を印
加し下層の強誘電性膜１６を加熱する第２情報書込み手
段２２を設け、導電性膜１７と導電性探針２３との間に
電圧を印加し下層の強誘電性膜１６を加熱する第１情報
読出し手段２４を設け、強誘電性膜１６を加熱すること
により導電性基板１５と導電性膜１７との間に流れる焦
電電流を検出する第２情報読出し手段２５を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、強誘電体の分極を利用
した情報記憶装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、強誘電体の分極を利用した情報記
憶装置に関するものとしては、その第一の従来例とし
て、“Ｌocal modification of organic dye materials
by die-lectric breakdown” なるタイトルで、J.Vac.
Sci.Technol.A8(1),Jan/Feb 1990に開示されているもの
があり、図８（ａ）はその回路構成の概略を示す。図８
（ｂ）に示す記憶媒体１は、低抵抗のＳｉ基板２上に有
機絶縁膜３が塗布されることによりなっている。Ｓｉ基
板２にはＦＥＴプローブ４が接続されている。有機絶縁
体３には探針５が接触している。この探針５はパルスジ
ェネレータ６に接続され、ＦＥＴプローブ４はオシロス
コープ７に接続されている。図９は有機絶縁膜３の構造
例を示すものであり、（ａ）はシアン染料(cyanine dy
e)、(ｂ）はニッケル化合物（nickel complex）の化学
式を示したものである。

【０００３】このような構成において、記憶媒体１の有
機絶縁膜３上に接触する探針５に、パルス電圧１１．３
〜１６ｖ、パルス幅２〜１５ｎｓの電圧を印加する。こ
のような電圧を印加することにより、有機絶縁膜３は絶
縁破壊を起こし、窪み又は突起が発生する。このような
形状変化により情報を記録することができる。具体的に
は、電圧値が１１．３〜１２．７ｖの場合は表面は窪
み、また、電圧値が１２．７〜１６ｖの場合では表面が
隆起する場合がある。この場合、絶縁破壊の高さは膜厚
以上なので基板と膜とは剥離しており、その形状は一定
していない。また、電圧値１２．７〜１６ｖで窪むか隆
起するかは全くランダムである。そして、このような変
形により記録された情報は、レーザ光又はＡＦＭ（Ａto
mic ＦorceＭicroscopy）により読出すことができる。

【０００４】次に、その第二の従来例として、“強誘電
性高分子メモリー”というタイトルで、Ｔrigger８６
年、５月号に開示されているものがある。この場合、記
憶媒体は、導電性基板上に強誘電性膜を積層することに
より作製されている。強誘電性膜は、フッ化ビニリデン
／三フッ化エチレン共重合体等からなり、図１０はその
熱書込みの原理を示すものであり、この場合、分極はこ
れに与える電界との間にヒステリシス特性をもってお
り、このヒステリシス曲線は高温になるほどに小さくな
る。図１１（ａ）〜（ｅ）は記憶媒体１の消去、書込
み、読出しの方法を示すものである。まず、（ａ）の状
態は未処理フィルムにおける分極状態（矢印方向）を示
すものであり、導電性膜側の表面に電極８を付けてお
く。（ｂ）は消去方法を示すものであり、電極８と導電
性基板との間に導電性膜の抗電界（これは強誘電性膜の
分極反転に必要な最小電界のことをいい、ここでは約５
０ＭＶ／ｍとする）より十分高い電界Ｅａを加えて、こ
れにより分極の向きを一方向に揃える。この結果、強誘
電性膜に加えていた電界Ｅａを取り去った後も、分極の
状態は図１０のＰ点に位置する。（ｃ）は書込み方法を
示すものであり、この場合、（ｂ）で印加した電圧Ｖと
逆極性であり、抗電界より低い電界Ｅｂを強誘電性膜に
加えてレーザ光９ａを照射して加熱する。（ｄ）はその
照射後の分極状態を示すものであり、これにより分極状
態はＱ点からＲ点に移行する。（ｅ）は情報の読出し方
法を示すものであり、弱いレーザパルス光９ｂをフィル
ム面上で操作することにより、その表面の分極状態の変
化を電流アンプを用いて検出することにより情報の読出
しを行うことができる。

【０００５】ここで、図１０についてもう少し詳しく説
明する。図１１の（ｃ）（ｄ）のシーケンスにより分極
状態が反転され、Ｓ点の状態になっている膜領域は、弱
いパルスレーザ光の照射によりその部分の温度が上昇
し、これにより分極状態がＴ点に移行すなわち分極が小
さくなる。この分極の変動に伴う電流（焦電流）が導電
性基板と導電性膜との間に流れ、これにより電流アンプ
９で検出することができる。分極が反転されていない状
態Ｐ点の膜領域は、パルスレーザ光の照射によりＰ点か
らＵ点に移行する。これにより、焦電流が生じるが、予
め分極が反転されている場合とは電流の方向が逆なので
情報を読出すことができる。また、温度が低くなると、
Ｔ，Ｕ点の状態からそれぞれＳ，Ｐ点の状態に戻り、こ
れにより元の状態となり情報を保持し続けることができ
る。さらに、情報を重ね書きする場合はレーザ光を照射
しながら、書込みたい情報に対応した極性の電界を印加
する（電界の極性をモジュールする）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】第一の従来例において
は、絶縁破壊により変形した有機絶縁膜３は元の形状に
は復帰することができない、すなわち、追記のみで消去
を行うことができない。また、絶縁破壊により隆起が生
じたような場合、形状が一定していないため、読取りエ
ラーが発生しやすい。また、安定した窪みの形状になる
探針５の電圧範囲は、１１．３〜１２．７ｖと狭い。有
機絶縁膜３表面の絶縁破壊により生じた変形の形状は、
印加される電界により決まるため、針先端部の電圧を制
御してもその先端部から有機絶縁膜３の表面までの距離
がスキャンニングによりばらつけば発生する有機絶縁膜
３表面の変形もばらつくことになり、好ましくない隆起
が容易に発生する。すなわち、常に読取りエラーが生じ
にくい安定したピット形状を作ることができない。

【０００７】第二の従来例においては、情報を書込む場
合は、導電性基板と導電性膜側の電極８との間に印加さ
れる電圧を切換えることにより行うが、記憶媒体をディ
スクとした場合、ディスク面全体を電極とする平行平板
コンデンサが構成されることになり、導電性基板と電極
８との間の静電容量は大きくなる。従って、書込み時に
電圧を切換える際にコンデンサの充放電のために電圧の
立上り、立ち下がりが遅くなり、これにより書込みスピ
ードが遅くなる。

【０００８】また、この第二の従来例の場合、書込み、
読出し共にレーザ光が必要であり、レーザ光は直径１μ
ｍ以下には絞り込むことが困難であり、ピットの大きさ
もこれにより制限されこれ以上記録密度の上昇は望めな
い。

【０００９】さらに、この第二の従来例においては、読
出し時の焦電流のクロストークにより読出し速度が制限
される。このクロストークが生じる例を図１２（ａ）
（ｂ）に基づいて説明する。（ａ）において、上下の電
極１０，１１間に電流アンプ１２を接続した状態で、ピ
ットａの領域にレーザ光１３が照射されると、分極状態
が図１０のＳ点からＴ点に移行する。なお、ピットｂの
領域は照射されないため、Ｓ点の状態のままでいる。次
に、（ｂ）において、ピットａの領域の温度が室温に戻
る前に、ピットｂの領域にレーザ光１３が照射される
と、温度上昇に伴って図１０のＳ点からＴ点に移行し、
焦電流Ｉ₂ が流れると同時にピットａの領域は冷えるた
め、その分極状態はＴ点からＳ点に移行し、これにより
逆焦電流Ｉ₁が流れる。従って、このようにピットａ，
ｂの電極１０，１１が共通となっているので、ピットａ
の領域が冷える前にピットｂの読出しを行うと焦電流計
測のための電流アンプ１２には、Ｉ₁＋Ｉ₂の電流が流れ
込み、これにより読出しを行った後のピットａの情報が
混信する。

【００１０】これを防止するには、ピットａの領域が冷
えてからピットｂの領域を加熱すればよい。しかし、加
熱に要する時間は投入するパワーを大きくすれば短くす
ることができるものの、放冷による冷却に要する時間は
容易には短くすることができない。従って、この第二の
従来例においては、加熱されたピットが放冷される冷却
時間によって読出し速度が制限されるため、高速化する
ことが困難となる。

【００１１】さらにまた、この第二の従来例において
は、焦電流を読出すためには、導電性基板と導電性膜と
が導通してはいけない。従って、ディスクの大面積に渡
って強誘電性材料にピンポールが存在して導通するよう
なことがあってはならないが、実際にはこのようなこと
を実現することはほとんど不可能である。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、導電性基板と、この導電性基板上に形成された強誘
電性膜と、この強誘電性膜上に形成された導電性膜と、
この導電性膜上に形成された抵抗層とよりなる記憶媒体
を設け、前記導電性基板と前記導電性膜とを電極として
前記強誘電性膜に電圧を印加する第１情報書込み手段を
設け、前記導電性膜と前記抵抗層上に設置した導電性探
針との間に電圧を印加し前記導電性探針から前記抵抗層
内に流れる電流によりジュール熱を発生させ下層の強誘
電性膜を加熱する第２情報書込み手段を設け、前記導電
性膜と前記抵抗層上に設置した導電性探針との間に電圧
を印加し前記導電性探針から前記抵抗層内に流れる電流
によりジュール熱を発生させ下層の強誘電性膜を加熱す
る第１情報読出し手段を設け、前記強誘電性膜を加熱す
ることにより前記導電性基板と前記導電性膜との間に流
れる焦電電流を検出する第２情報読出し手段を設けた。

【００１３】請求項２記載の発明では、導電性基板と、
この導電性基板上に形成された強誘電性膜とよりなる記
憶媒体を設け、前記導電性基板と前記強誘電性膜上に設
置した導電性探針との間に電圧を印加しその導電性探針
から放たれる電荷を前記強誘電性膜の膜上に帯電させる
ことにより前記強誘電性膜の抗電界を超える電界をその
強誘電性膜上に加える情報書込み手段を設け、前記強誘
電性膜の分極した部分の表面電位を測定する情報読出し
手段を設けた。

【００１４】

【作用】請求項１記載の発明では、第１情報書込み手段
を用いて導電性基板と導電性膜との間にこれらを電極と
して電圧を印加させた状態で、第２情報書込み手段を用
いて導電性膜と導電性探針との間に電圧を印加させ導電
性探針から抵抗層内に流れる電流によりジュール熱を発
生させ下層の強誘電性膜を加熱することによって、強誘
電性膜の分極方向を反転させて情報の書込みを行うこと
が可能となる。また、第１情報読出し手段を用いて導電
性膜と導電性探針との間に電圧を印加させ抵抗層内に流
れる電流によりジュール熱を発生させて下層の強誘電性
膜を加熱させた状態で、第２情報読出し手段を用いて導
電性基板と導電性膜との間に流れる焦電電流を検出する
ことにより情報の読取りを行うことが可能となる。

【００１５】請求項２記載の発明では、情報書込み手段
を用いて導電性基板と導電性探針との間に電圧を印加さ
せた状態で、前記導電性探針から放たれる電荷をその強
誘電性膜の膜上に帯電させ、前記強誘電性膜の抗電界を
超える電界をその強誘電性膜上に加えることによって、
その強誘電性膜を分極させて情報の書込みを行うことが
可能となる。また、情報読出し手段を用いて強誘電性膜
の分極した部分の表面電位を測定することにより情報の
読出しを行うことが可能となる。

【００１６】

【実施例】請求項１記載の発明の一実施例を図１及び図
２に基づいて説明する。図２において、記憶媒体１４
は、導電性基板１５と、この導電性基板１５上に形成さ
れた強誘電性膜１６と、この強誘電性膜１６上に形成さ
れた導電性膜１７と、この導電性膜１７上に形成された
抵抗層１８とよりなっている。このような記憶媒体１４
を用いて、情報書込み回路を構成した例を図１（ａ）に
示し、情報読出し回路を構成した例を図１（ｂ）に示
す。

【００１７】まず、図１（ａ）において、前記導電性基
板１５と前記導電性膜１７との間には、アンプ２０と、
書込み情報用のメモリ２１とよりなる第１情報書込み手
段１９が接続されている。この第１情報書込み手段１９
は、前記強誘電性膜１６の室温における抗電界以下の電
圧を印加する働きがある。また、前記導電性膜１７と前
記抵抗層１８との間には、電圧源Ｖ₁ と、前記抵抗層１
８の表面真上に設けられた導電性探針２３とによりなる
第２情報書込み手段２２が接続されている。この第２情
報書込み手段２２は、前記導電性膜１７と、前記抵抗層
１８上に設置した導電性探針２３との間に電圧を印加さ
せることにより、前記導電性探針２３から前記抵抗層１
８内に流れる電流によりジュール熱を発生させ、下層の
前記強誘電性膜１６を加熱する働きがある。なお、前記
抵抗層１８上に設置される導電性探針２３は、その先端
部が非常に鋭い（曲率半径ｒが数百ｎｍ以下）形状をな
している。

【００１８】また、図１（ｂ）において、前記導電性膜
１７と前記抵抗層１８との間には、電圧源Ｖ₂ と、前記
導電性探針２３とよりなる第１情報読出し手段２４が設
けられている。この第１情報読出し手段２４は、前記導
電性膜１７と、前記抵抗層１８上に設置した導電性探針
２３との間に電圧を印加させることにより、前記導電性
探針２３から前記抵抗層１８内に流れる電流によりジュ
ール熱を発生させ、下層の前記強誘電性膜１６を加熱す
る働きがある。また、前記導電性基板１５と前記導電性
膜１７との間には、電流計２６を備えた第２情報読出し
手段２５が設けられている。この第２情報読出し手段２
５は、前記強誘電性膜１６を加熱することによって、前
記導電性基板１５と、前記導電性膜１７との間に流れる
焦電電流を検出する働きがある。

【００１９】このような構成において、情報の書込み動
作、読出し動作のシーケンスについて説明する。まず、
書込み動作を図１（ａ）に基づいて述べる。記憶媒体１
４は、導電性基板１５と導電性膜１７との間に予め強誘
電性膜１６の抗電界以上の電界を生じる電圧を印加する
ことにより、一方向に分極された状態となっている。書
込みの際には、導電性探針２３と導電性膜１７との間に
電圧Ｖ₁ を印加させ、導電性探針２３の先端から放電又
はトンネリングにより電流Ｉ₁ を抵抗層１８を通して導
電性膜１７中に流す。その抵抗層１８の電流Ｉ₁ が流れ
た部分においてジュール熱が発生し、その直下に位置す
る強誘電性膜１６が加熱されその部分の温度が上昇す
る。一方、この時、導電性基板１５と導電性膜１７との
間には、書込みたい情報に応じた極性を持ち室温におけ
る抗電界を越えない電界を生じる電圧を印加してあるた
め分極方向は全て同一方向となっているが、温度が上昇
した部分は第二の従来例の分極特性（図１０参照）によ
り分極方向が逆方向に変化し、これにより情報が書込ま
れる。

【００２０】この場合、電流Ｉ₁ は、抵抗層１８の非常
に狭い領域（広くても直径数十ｎｍ以下）にのみ流れる
ため、これにより発生するジュール熱により強誘電性膜
１６が加熱される領域も直径１００ｎｍ以下となる。従
って、その加熱により１ビットの情報が書込まれる領域
は、直径１００ｎｍ以下の非常に狭い領域とすることが
できる。これに対して第二の従来例においては、レーザ
光のスポットを直径１μｍ以下に絞れないために、１ビ
ットの情報が書込まれる領域も直径１μｍ以下にはなら
ない。従って、このようなことから本実施例では従来の
記憶媒体に比べて約１００倍程度の記録密度を実現させ
ることができるものである。

【００２１】次に、読出し動作を図１（ｂ）に基づいて
述べる。導電性膜１７と抵抗層１８上の導電性探針２３
との間に電圧Ｖ₂ を印加し、抵抗層１８を介して導電性
膜１７中に電流Ｉ₂（＜Ｉ₁）を流す。これにより、読出
したい部分の直上の抵抗層１８には、前述した書込みの
場合（図１（ａ）参照）よりも小さいジュール熱が発生
することになるため、そのジュール熱が発生した直下の
強誘電性膜１６が加熱される。この加熱の温度は書込み
の場合の温度よりも低くなっている。従って、このよう
な加熱によって導電性基板１５と導電性膜１７との間に
は、前述した第二の従来例で説明した場合と同様な焦電
流Ｉｓが流れるため、その焦電流Ｉｓにより情報を読出
すことができる。

【００２２】上述したように、非常に鋭い導電性探針２
３の先端から放出される電流が抵抗層１８の非常に狭い
領域（直径数十ｎｍ以下）を流れ、これにより発生する
ジュール熱により強誘電性膜１６が加熱され、その加熱
される領域も直径１００ｎｍ以下の非常に狭い領域とな
る。従って、その加熱に伴って強誘電性膜１６の分極方
向が反転する領域も直径１００ｎｍ以下となり、これに
より、１ビットの情報を直径１００ｎｍ以下の領域に記
録することができる。このようなことから本実施例の記
憶媒体１４は、従来よりも１００倍以上の記録密度を達
成することができることになる。

【００２３】次に、請求項２記載の発明の一実施例を図
３〜図７に基づいて説明する。ここでは、記憶媒体２７
は、図３（ａ）に示すように、導電性基板２８と、この
導電性基板２８上に形成された強誘電性膜２９とからな
っている。また、図３（ｃ）に示すように、前記強誘電
性膜２９上に設置した導電性探針３０と、情報書込み手
段としての電圧源Ｖとからなる情報書込み手段３１が設
けられている。この情報書込み手段３１は、前記導電性
基板２８と、前記導電性探針３０との間に電圧Ｖを印加
し、その導電性探針３０から放たれる電荷を前記強誘電
性膜２９の膜上に帯電させることにより、前記強誘電性
膜２９の抗電界を超える電界をその強誘電性膜２９上に
加える働きがある。

【００２４】また、図４に示すように、前記強誘電性膜
２９の分極した部分の表面電位を測定する情報読出し手
段３２が設けられている。この情報読出し手段３２は、
前記導電性探針３０と、測定用のコンデンサＣｍと、高
入力抵抗アンプ３３とよりなっている。

【００２５】このような構成において、まず、情報書込
み手段３１を用いて情報の書込みを行う方法を図３
（ａ）〜（ｅ）に基づいて説明する。（ａ）に示すよう
に、フッ化ビニリデン／三フッ化エチレン共重合体等か
らなる強誘電性高分子膜（以下、強誘電性膜２９と呼
ぶ）をスピンコート法により導電性基板２８上に作製す
る。この状態では、強誘電性膜２９の分極状態はバラバ
ラである。次に、（ｂ）に示すように、強誘電性膜２９
上に初期分極用電極３４を設け、この初期分極用電極３
４と導電性基板２８との間に電圧Ｖを印加する。この
時、強誘電性膜２９の抗電界以上の電界が印加されるよ
うにする。この時の電極状態は図５中のＶ点である。次
に、（ｃ）に示すように、初期分極用電極３４を取り除
き、導電性探針３０（探針先端の曲率半径は数百ｎｍ程
度）を強誘電性膜２９の直上に設置する。この導電性探
針３０と導電性基板２８との間に前述した（ｂ）とは逆
向きの電圧Ｖを印加する。これにより、導電性探針３０
の先端部から放電又はトンネル電流により電流が流れ、
強誘電性膜２９の上に電荷３５が帯電していく。この時
の帯電は探針先端直下の強誘電性膜２９の表面部分に限
られる。なお、帯電する領域の直径は探針先端部の寸法
から考えると数十ｎｍ以下である。次に、（ｄ）に示す
ように、帯電がさらに進んでいくと、（ｂ）で印加した
電圧とは逆方向の電界が強誘電性膜２９の帯電した部分
に加わる。そして、抗電界を超え、この電界の作用した
領域の分極方向が反転する。図５において、分極状態
は、Ｖ点からＷ点に移動する。次に、（ｅ）に示すよう
に、導電性探針３０を除去後、表面に帯電した電荷を自
然放電又は除電により取り除くと、（ｄ）で逆電界を印
加したところの分極だけが反転したままの状態で残るこ
とになり、これにより、１ビットの情報を書込むことが
できる。

【００２６】次に、情報読出し手段３２を用いて情報を
読出す方法を図４に基づいて述べる。前述した図３
（ｅ）に示すような一部領域の分極が反転した記憶媒体
２７から情報の読出しを行う場合には、導電性探針３０
を強誘電性膜２９上に設置し、導電性基板２８との間に
測定用のコンデンサＣｍを接続し、また、その導電性探
針３０を高入力抵抗アンプ３３の入力端と接続する。こ
れにより、導電性探針３０には、その直下の膜表面の分
極電荷と逆極性の電荷が誘導される。その誘導された電
荷はコンデンサＣｍに蓄積されるため、その蓄積された
電荷の極性によりその時の分極電荷の極性が判る。従っ
て、蓄積された電荷は、高抵抗用抵抗アンプ３３により
増幅されることにより、記憶媒体２７に記録した情報を
Ｖｏから読出すことができる。

【００２７】次に、前述した図４に示した情報読出し手
段３２の回路の変形例を図６に基づいて説明する。ここ
では、強誘電性膜２９の上部に位置する導電性探針３０
は、片持ち梁３６の先端に取付けられており、この片持
ち梁３６は固定台３７に固定されている。片持ち梁３６
の上面にはミラー３８が取付けられ、このミラー３８に
はＬＤ（半導体レーザ）３９からレーザ光が入射できる
ようになっている。ミラー３８より反射された光はＰＳ
Ｄ（位置検出受光素子）４０に検出されるようになって
いる。このＰＳＤ４０はアンプ４１に接続されている。
このアンプ４１の前段には、２個のＳ／Ｈ回路４２，４
３、ＮＯＴ回路４４、差動増幅回路４５が順次接続され
ている。前記導電性探針３０と前記片持ち梁３６とより
なるスタイラスと、前記導電性基板２８との間には、交
流電圧源４６が接続されている。また、交流電圧源４６
のシンクロ出力Ｖsoは、２つのＳ／Ｈ回路４２，４３に
も同時に送られる。この場合、ＬＤ３９から出射された
レーザ光がミラー３８により反射されＰＳＤ４０に検出
されることにより、片持ち梁３６のたわみ量を測定する
ことができる。

【００２８】このような構成において、情報読出し方法
を図７（ａ）〜（ｇ）に基づいて説明する。（ａ）にお
いて、導電性探針３０の先端部には、交流電圧源４６の
出力電圧Ｖsty が印加される。今、導電性探針３０の先
端部が強誘電性膜２９の＋の分極電荷の存在する真上に
あるものとし、その部分の表面電位をＶｓとする。これ
により、時刻ｔ₁ においては針先端部と表面との電位差
はＶ₁ 、時刻ｔ₂ においては針先端部と表面との電位差
はＶ₂ となる（Ｖ₁＜Ｖ₂）。次に、（ｂ）は導電性探針
３０が受ける力Ｆの様子を示すものであり、時刻ｔ₁ に
おいて受ける力Ｆ₁ と、時刻ｔ₂ において受ける力Ｆ₂
との間には、Ｆ₁＜Ｆ₂の関係が成り立つ。従って、片持
ち梁３６のたわみはｔ₁ よりもｔ₂ において大きくな
る。次に、（ｃ）はアンプ４１の出力電圧Ｖａの時刻ｔ
₁，ｔ₂における電圧値の様子を示すものであり、時刻ｔ
₁ における値Ｖａ₁ と、時刻ｔ₂ における値Ｖａ₂ との
間には、Ｖａ₁ ＜Ｖａ₂ の関係が成り立つ。次に、
（ｄ）に示すような交流電圧源４６から出力される交流
電圧Ｖsty に同期したシンクロ出力Ｖsoにより、（ｅ）
に示すように時刻ｔ₁ における電圧ＶａがＳ／Ｈ回路４
２によりホールドされ、その出力電圧Ｖsh₁ の値はＶａ
₁ になり、また、（ｆ）に示すように時刻ｔ₂ における
電圧ＶａがＳ／Ｈ回路４３によりホールドされ、その出
力電圧Ｖsh₂ の値は、Ｖａ₂ になる。そして、差動増幅
器４５はＶsh₁ −Ｖsh₂ の演算を行うため、その出力電
圧Ｖout は（ｇ）に示すような負の値となる。これによ
り導電性探針３０の直下の分極電圧の極性を知ることが
できる。また、シンクロ出力によるＶａのサンプルホー
ルドは刻一刻と行われるため、導電性探針３０と強誘電
性膜２９との間の相対的な位置が変われば、次々に情報
の読出しを行うことができる。

【００２９】なお、分極方向が逆の場合は同様なシーケ
ンスによりＶout は正になる。また、片持ち梁３６のた
わみを検出する手段としては、その片持ち梁３６上に歪
ゲージを形成することにより検出したり、記憶媒体２７
をディスクにしてこれを回転させ導電性探針３０を固定
した状態で検出してもよいし、さらには、記憶媒体２７
側を固定し、いわゆるＳＴＭのスキャナのように導電性
探針３０の側を移動させるようにしてもよい。

【００３０】以下、本実施例における利点をまとめてみ
る。まず、第一の利点として、本実施例は前述した第一
の従来例のように放電による記憶媒体１の変形を利用す
るのではなく、記憶媒体２７の分極作用を利用している
ため、書込みを行う場合は確実に抗電界を超えるように
導電性探針３０に電圧を印加しさえすれば容易に書込み
を行うことができ、その分極状態は安定しているため読
取りエラーの少ない記録の読出しを行うことができる。

【００３１】第二の利点として、分極の方向の反転は何
回でも行うことができるため、消去、書換えが可能とな
る。

【００３２】第三の利点として、記憶媒体２７への充放
電は導電性探針３０を介して行われ、しかも、その導電
性探針３０は先端が非常に鋭いため、導電性基板２８と
の容量は非常に小さく、しかも、充放電の時定数も小さ
くなる。これにより、実用上、書込み、読出し速度に問
題となる制限が加わるようなことはなく、従来よりもは
るかに高速に読出しや書込みを行うことができる。

【００３３】第四の利点として、記憶媒体２７に電荷が
帯電し、分極を反転させる領域は、導電性探針３０の寸
法（曲率半径：数百ｎｍ以下）から直径数十ｎｍ以下で
ある。従って、記録される最小単位１ビットの領域も直
径数十ｎｍとなり、これにより、光スポット径により制
限されていた第二の従来技術の１０００倍以上の記録密
度を達成することができる。

【００３４】第五の利点として、第二の従来例のように
焦電流を信号検出用として用いていないため、ピット間
情報のクロストークがなくなり、これにより正確な信号
検出を行うことができる。

【００３５】第六の利点として、焦電流を信号としない
ため、書込み時、読出し時に記憶媒体２７の全面に電圧
を印加することがなくなり、これにより強誘電性膜２９
にピンホールが存在していても情報を書込んだり、読出
したりすることができる。

【００３６】

【発明の効果】請求項１記載の発明は、導電性基板と、
この導電性基板上に形成された強誘電性膜と、この強誘
電性膜上に形成された導電性膜と、この導電性膜上に形
成された抵抗層とよりなる記憶媒体を設け、前記導電性
基板と前記導電性膜とを電極として前記強誘電性膜に電
圧を印加する第１情報書込み手段を設け、前記導電性膜
と前記抵抗層上に設置した導電性探針との間に電圧を印
加し前記導電性探針から前記抵抗層内に流れる電流によ
りジュール熱を発生させ下層の強誘電性膜を加熱する第
２情報書込み手段を設け、前記導電性膜と前記抵抗層上
に設置した導電性探針との間に電圧を印加し前記導電性
探針から前記抵抗層内に流れる電流によりジュール熱を
発生させ下層の強誘電性膜を加熱する第１情報読出し手
段を設け、前記強誘電性膜を加熱することにより前記導
電性基板と前記導電性膜との間に流れる焦電電流を検出
する第２情報読出し手段を設けたので、従来に比べて記
録ピットを小さくし、記録密度を一段と向上させること
ができるものである。

【００３７】請求項２記載の発明は、導電性基板と、こ
の導電性基板上に形成された強誘電性膜とよりなる記憶
媒体を設け、前記導電性基板と前記強誘電性膜上に設置
した導電性探針との間に電圧を印加しその導電性探針か
ら放たれる電荷を前記強誘電性膜の膜上に帯電させるこ
とにより前記強誘電性膜の抗電界を超える電界をその強
誘電性膜上に加える情報書込み手段を設け、前記強誘電
性膜の分極した部分の表面電位を測定する情報読出し手
段を設けたので、請求項１記載の発明の効果に加え、書
込みだけでなく消去も行うことが可能となり、しかも、
書込み、読出し速度が速く、さらには、ピット情報間の
クロストークがなく読取りエラーが少ない情報記憶装置
を得ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１記載の発明の一実施例を示すものであ
り、（ａ）は情報書込み時の回路図、（ｂ）は情報読出
し時の回路図である。

【図２】情報記憶媒体の断面図である。

【図３】請求項２記載の発明の一実施例である情報書込
みの動作方法を示す説明図である。

【図４】情報読出しの構成を示す回路図である。

【図５】強誘電性膜の電界・分極特性を示す特性図であ
る。

【図６】情報読出しの他の構成例を示す回路図である。

【図７】情報読出しの動作方法を示す説明図である。

【図８】（ａ）は第一の従来例を示す回路図、（ｂ）は
その記憶媒体の側面図である。

【図９】有機絶縁膜を構成する化学式を示す模式図であ
る。

【図１０】電界と分極とのヒステリシス特性を示す特性
図である。

【図１１】従来における情報の書込み、読出し、消去の
各動作を示す説明図である。

【図１２】従来の情報読出し時における焦電流によりク
ロストークが発生する様子を示す説明図である。

【符号の説明】

１４記憶媒体１５導電性基板１６強誘電性膜１７導電性膜１８抵抗層１９第１情報書込み手段２２第２情報書込み手段２３導電性探針２４第１情報読出し手段２５第２情報読出し手段２７記憶媒体２８導電性基板２９強誘電性膜３０導電性膜３１情報書込み手段３２情報読出し手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性基板と、この導電性基板上に形成
された強誘電性膜と、この強誘電性膜上に形成された導
電性膜と、この導電性膜上に形成された抵抗層とよりな
る記憶媒体を設け、前記導電性基板と前記導電性膜とを
電極として前記強誘電性膜に電圧を印加する第１情報書
込み手段を設け、前記導電性膜と前記抵抗層上に設置し
た導電性探針との間に電圧を印加し前記導電性探針から
前記抵抗層内に流れる電流によりジュール熱を発生させ
下層の前記強誘電性膜を加熱する第２情報書込み手段を
設け、前記導電性膜と前記抵抗層上に設置した導電性探
針との間に電圧を印加し前記導電性探針から前記抵抗層
内に流れる電流によりジュール熱を発生させ下層の前記
強誘電性膜を加熱する第１情報読出し手段を設け、前記
強誘電性膜を加熱することにより前記導電性基板と前記
導電性膜との間に流れる焦電電流を検出する第２情報読
出し手段を設けたことを特徴とする情報記憶装置。
【請求項２】導電性基板と、この導電性基板上に形成
された強誘電性膜とよりなる記憶媒体を設け、前記導電
性基板と前記強誘電性膜上に設置した導電性探針との間
に電圧を印加しその導電性探針から放たれる電荷を前記
強誘電性膜の膜上に帯電させることにより前記強誘電性
膜の抗電界を超える電界をその強誘電性膜上に加える情
報書込み手段を設け、前記強誘電性膜の分極した部分の
表面電位を測定する情報読出し手段を設けたことを特徴
とする情報記憶装置。