JPH05307778A - Recording and reproducing device - Google Patents

Recording and reproducing device

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Publication number
JPH05307778A
JPH05307778A JP10942992A JP10942992A JPH05307778A JP H05307778 A JPH05307778 A JP H05307778A JP 10942992 A JP10942992 A JP 10942992A JP 10942992 A JP10942992 A JP 10942992A JP H05307778 A JPH05307778 A JP H05307778A
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JP
Japan
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recording
recording medium
substrate
probe
probe electrode
Prior art date
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Pending
Application number
JP10942992A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Keisuke Yamamoto
敬介 山本
Yoshio Suzuki
義勇 鈴木
Takehiko Kawasaki
岳彦 川崎
Masaru Nakayama
優 中山
Yasuhiro Shimada
康弘 島田
Osamu Takamatsu
修 高松
Katsuhiko Shinjo
克彦 新庄
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
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Abstract

PURPOSE:To shut off dust from the outside and to miniaturize a device by constituting an XY stage system and a probe electrode system integrally and enclosing it by a construction body. CONSTITUTION:Si substrates 15, 18 are attached face to face through a supporting rod 17. Then, a cylindrical type piezoelectric element is advantageous to the supporting rod for correcting inclination. Thus, when a recording medium and the probe electrode 14 are parallel-adjusted, by the elongation and contraction and the deflection of the piezoelectric, fine adjustment is performed. Recording is executed by scanning the medium 13 by a movable part. When the probe 14 arrives at a recording area position, recording is executed by applying a write voltage by a voltage applying circuit 23. Write timing, etc., is controlled by a computer 25 and recording is executed on the recording medium 13 row by row in the direction of X. Reproducing is executed so that a read voltage is applied between the probe 14 and the foundation electrodes of the medium 13 by the voltage applying circuit 23 and the medium is scanned similarly at the recording time and current change is detected by a current amplifier circuit 24. The detected result is informed to an external device through the computer 25. The recording medium, the probe, the Si substrate, the supporting rod, time movable part, an elastic hinge are integrated and housed in a housing 12 and dust-proofed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、走査型トンネル顕微鏡
の原理を応用した高密度かつ大容量を有する小型の記録
再生装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a small-sized recording / reproducing apparatus having a high density and a large capacity, to which the principle of a scanning tunneling microscope is applied.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年においてメモリ素子及びメモリシス
テムの用途は、コンピューター及びその関連機器、ビデ
ォディスク、デジタルオーディオディスク等の多岐に亙
り、エレクトロニクス産業の中核をなしている。従来に
おいては、磁気メモリや半導体メモリが主流であった
が、最近のレーザー技術の進展に伴い、安価で高密度な
記録媒体を用いた光メモリ素子などが登場してる。しか
し、今後のホームユースでのコンピューター利用や画像
を中心とした情報産業化が進む中、さらに容量を大き
く、かつ容積を小さくしたメモリ装置あるいは記録再生
装置の具現化が望まれている。
2. Description of the Related Art In recent years, memory devices and memory systems have been used in various fields such as computers and related devices, video discs, digital audio discs, etc., and have become the core of the electronics industry. In the past, magnetic memories and semiconductor memories were the mainstream, but with the recent development of laser technology, optical memory devices using inexpensive and high-density recording media have appeared. However, as computers are used for home use in the future and information industries centered on images are advancing, it is desired to realize a memory device or a recording / reproducing device having a larger capacity and a smaller capacity.

【0003】一方、近年において、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(以下S
TMと呼ぶ)が開発され、これを用いて、単結晶、非晶
質を問わず実空間で高い分解能の測定ができるようにな
っている。STMは微小電流を検知する方法を用いてい
るため、測定材料に損傷を与えずに、かつ低電力で観察
できる利点を有する。また、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。
On the other hand, in recent years, a scanning tunneling microscope (hereinafter referred to as S
(Referred to as TM) has been developed, and it is now possible to measure with high resolution in real space regardless of whether it is a single crystal or an amorphous material. Since the STM uses a method of detecting a minute electric current, it has an advantage that it can be observed at a low power without damaging the measurement material. Further, since it can be used not only in ultra-high vacuum but also in air and solution, and can be used for various materials, it is expected to have a wide range of applications.

【0004】特に、期待される応用分野の一つとして、
試料中に高分解能で情報を書き込む記録装置、また試料
中に書き込まれた情報を高分解能で読みだす再生装置と
しての応用が進められている。このようにSTM技術を
応用した装置では、プローブ電極と記録媒体とを約1n
m程度まで近付けるため、高度な精密制御技術が必要と
されている。また、記録再生速度を早めるために複数の
プローブ電極を有する記録再生装置も出現している。
Particularly, as one of the expected application fields,
Application as a recording device for writing information in a sample with high resolution and as a reproducing device for reading out information written in a sample with high resolution is being advanced. Thus, in the device to which the STM technology is applied, the probe electrode and the recording medium are set to about 1n.
High precision control technology is required in order to approach m. In addition, a recording / reproducing apparatus having a plurality of probe electrodes has also appeared to increase the recording / reproducing speed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このS
TMの原理を応用した従来技術においては、プローブ電
極と記録媒体との距離をnmオーダーで精密に制御する
必要がある。そのために両者の接近粗動機構や微動機
構、制御回路などが複雑になったり、装置が大型化する
等の問題がある。また、媒体とプローブ電極間に塵を存
在させてはいけない。更に、複数のプローブ電極を有す
る装置の場合は、複数のプローブ電極の先端を連ねた面
と記録媒体表面との面合わせ機構を具備する必要があ
る。
However, this S
In the prior art to which the TM principle is applied, it is necessary to precisely control the distance between the probe electrode and the recording medium on the nm order. Therefore, there are problems that the approaching coarse movement mechanism, the fine movement mechanism, the control circuit, and the like of both are complicated, and the size of the device is increased. Also, dust should not be present between the medium and the probe electrode. Further, in the case of an apparatus having a plurality of probe electrodes, it is necessary to provide a surface alignment mechanism for the surface where the tips of the plurality of probe electrodes are connected and the surface of the recording medium.

【0006】本発明の目的は、プローブ電極と記録媒体
との接近粗動機構や面合わせ機構を改良し、XYステー
ジ系とプローブ電極系とを一体構成にし、それを構造体
でかこみ外界からの粉塵を遮断し、かつ記録再生装置の
小型化を図ることにある。
The object of the present invention is to improve the approach coarse movement mechanism and the surface alignment mechanism between the probe electrode and the recording medium, to integrally form the XY stage system and the probe electrode system, and to enclose the XY stage system and the probe electrode system in a structure to prevent them from the outside world. It is to block dust and to downsize the recording / reproducing apparatus.

【0007】以上が本発明の目的であり、これを達成す
べく記録再生装置を提供することにある。
The above is the object of the present invention, and it is an object of the present invention to provide a recording / reproducing apparatus to achieve this.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】すなわち、上記目的を達
成すべく成された本発明は、Si基板上に形成された記
録媒体と、可動部に載置される該記録媒体に近接して先
端が対向配置されるプローブ電極と、該プローブ電極に
電圧を印加して前記記録媒体表面に摂動を加え、該表面
に選択的に乱れを生じさせて記録するための記録用パル
ス電圧印加回路と、前記プローブ電極と記録媒体との間
のトンネル電流を検出する再生用電流増幅回路とを有す
る記録再生装置において、前記プローブ電極は、Si基
板上に形成された1つ以上の圧電体薄膜に、該圧電体薄
膜を逆圧電効果により前記記録媒体に接近する方向に変
位させるための電極を積層してなる薄膜カンチレバー状
変位素子に突出して設けられ、前記可動部はSi基板上
に形成された複数の弾性ヒンジによって支持され、基板
面内を2方向に圧電素子によって変位される可動台であ
ることを特徴とする記録再生装置にある。
SUMMARY OF THE INVENTION That is, the present invention, which has been made to achieve the above object, provides a recording medium formed on a Si substrate, and a recording medium mounted on a movable portion, which is close to the tip of the recording medium. A probe electrode disposed opposite to each other, a recording pulse voltage application circuit for applying a voltage to the probe electrode to apply a perturbation to the surface of the recording medium, and selectively generate a disturbance on the surface for recording. In a recording / reproducing apparatus having a reproducing current amplifying circuit for detecting a tunnel current between the probe electrode and a recording medium, the probe electrode may be one or more piezoelectric thin films formed on a Si substrate. A plurality of thin film cantilever-like displacement elements formed by stacking electrodes for displacing a piezoelectric thin film in a direction approaching the recording medium by an inverse piezoelectric effect are provided so as to project, and the movable portion is formed on a Si substrate. It is supported by an elastic hinge, in a recording and reproducing apparatus, characterized in that the carriage is displaced by the piezoelectric element in the substrate plane in two directions.

【0009】上述の構成を有する記録再生装置は、薄膜
カンチレバー状変位素子を形成するSi基板と可動部を
形成するSi基板とが圧電体支持棒を介して一体構造さ
れる。
In the recording / reproducing apparatus having the above-described structure, the Si substrate forming the thin film cantilever displacement element and the Si substrate forming the movable portion are integrally structured via the piezoelectric support rod.

【0010】[0010]

【作用】プローブ電極のZ軸方向の移動制御は、プロー
ブ電極が突設され、Si基板に形成された薄膜カンチレ
バー状変位素子を変形させることで行う。また、記録媒
体が載置される台のXY方向の移動制御は、Si基板面
内に形成され、平行して複数配した弾性ヒンジによって
支持される可動台をXY方向駆動用の圧電素子群の伸縮
動作で行う。さらに、上記2つのSi基板を平行に配
し、その間を支持する圧電体支持棒の伸縮等によってZ
軸方向の移動制御及び傾き調整を行う。
The control of the movement of the probe electrode in the Z-axis direction is performed by deforming the thin film cantilever-shaped displacement element formed on the Si substrate on which the probe electrode is projected. Further, the movement control of the table on which the recording medium is placed in the XY directions is performed by using a piezoelectric element group for driving the movable table, which is formed on the surface of the Si substrate and supported by a plurality of elastic hinges arranged in parallel, for driving the XY directions. It is performed by expansion and contraction. Further, the two Si substrates are arranged in parallel, and the Z-axis is expanded or contracted by a piezoelectric support rod that supports the space between them.
Performs axial movement control and tilt adjustment.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
具体的に詳述する。実施例1 本実施例で示すものは本発明の記録再生装置である。
Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. Embodiment 1 What is shown in this embodiment is a recording / reproducing apparatus of the present invention.

【0012】図1は、第一の実施例の構成を示し、記録
再生装置は容器12内に記録媒体13とプローブ電極1
4および走査手段を収容している。容器12の底部に
は、Siでできた平行ヒンジ部20(後述する)を介し
て、XY方向に走査可能なSiでできた可動部16を支
持するSi基板15が固定され、記録媒体13は可動部
16上に載置され、水平面内すなわち、XY面内で駆動
可能となっている。Si基板15の周囲には支持棒17
を介して薄膜カンチレバーを有するSi基板18が記録
媒体13を覆うように支持され、またSi基板15とS
i基板18とは支持棒17を介して一体に構成されてい
る。
FIG. 1 shows the configuration of the first embodiment, in which a recording / reproducing apparatus includes a recording medium 13 and a probe electrode 1 in a container 12.
4 and the scanning means. At the bottom of the container 12, a Si substrate 15 that supports a movable portion 16 made of Si capable of scanning in the XY directions is fixed via a parallel hinge portion 20 (described later) made of Si. It is placed on the movable part 16 and can be driven in the horizontal plane, that is, in the XY plane. A support rod 17 is provided around the Si substrate 15.
A Si substrate 18 having a thin film cantilever is supported via a recording medium 13 so as to cover the recording medium 13.
The i substrate 18 is integrally formed with the support rod 17 interposed therebetween.

【0013】Si基板18の内側に下向きに圧電体薄膜
カンチレバー19およびSTMプローブ電極14が記録
媒体13に向けて突出され、上下方向すなわちZ方向に
駆動可能となっている。
The piezoelectric thin film cantilever 19 and the STM probe electrode 14 project downward toward the inside of the Si substrate 18 toward the recording medium 13 and can be driven in the vertical direction, that is, the Z direction.

【0014】また、XY方向に走査可能な可動部16に
は走査機構駆動回路21の出力が接続され、薄膜カンチ
レバー部19にはZ方向駆動回路22の出力が接続され
ている。さらに、記録媒体13とプローブ電極14間に
は電圧印加回路23により電圧が印加され、また、電流
増幅回路24により記録媒体13とプローブ電極14間
に流れる電流を検出できるようになっている。そして、
これらの回路21〜24はマイクロコンピューター25
に接続されている。
The output of the scanning mechanism drive circuit 21 is connected to the movable portion 16 which can be scanned in the XY directions, and the output of the Z direction drive circuit 22 is connected to the thin film cantilever portion 19. Further, a voltage is applied between the recording medium 13 and the probe electrode 14 by the voltage applying circuit 23, and the current amplifying circuit 24 can detect the current flowing between the recording medium 13 and the probe electrode 14. And
These circuits 21 to 24 are microcomputer 25
It is connected to the.

【0015】記録媒体13は下から順にSi基板とこの
上に平滑なAuを成膜しており、そしてこの上に電気メ
モリ効果を有するスクアリリウム−ビス−6−オクチル
アズレン(以下SOAZと略す)を累積法(LB法)に
より8層累積した記録層とを重ねて構成されている。上
記電気メモリ効果とは、一対の電極間に配置した有機単
分子膜、その累積膜等の薄膜記録媒体に2つ以上の導電
率を示す状態へ遷移させることが可能な閾値を越える電
圧を印加することにより可逆的に低抵抗状態および高抵
抗状態間で遷移させ、また、その状態を保持することを
いう。
The recording medium 13 has a Si substrate and a smooth Au film formed thereon in this order from the bottom, and squarylium-bis-6-octylazulene (hereinafter abbreviated as SOAZ) having an electric memory effect is formed on the Si substrate. The recording layer is formed by stacking eight recording layers accumulated by the accumulation method (LB method). The electric memory effect means that a voltage exceeding a threshold value capable of making a transition to a state exhibiting two or more electric conductivity is applied to a thin film recording medium such as an organic monomolecular film arranged between a pair of electrodes or a cumulative film thereof. It means to reversibly make a transition between the low resistance state and the high resistance state and maintain the state.

【0016】装置系全体の制御を行うマイクロコンピュ
ーター25は、Z方向駆動回路22を介して薄膜カンチ
レバー部19を駆動し、また、走査機構駆動回路21を
介して、XY走査できるSi基板15の可動部16を駆
動する。電圧印加回路23は、マイクロコンピューター
25からの指令信号により、プローブ電極14と記録媒
体13との間に、記録時にはデータを書き込むためのパ
ルス状電圧を印加し、再生時には読みだし電圧を印加
し、また消去時には、消去用のパルス電圧を印加する。
電流増幅回路24は、記録時や再生時に、プローブ電極
14と記録媒体13との間に流れる電流を増幅し、マイ
クロコンピューター25に伝達する。これらの駆動回路
などからの信号は、容器12の外側に設けられた図示し
ない電極を介して容器12内の機構等に接続してある。
A microcomputer 25, which controls the entire apparatus system, drives the thin film cantilever portion 19 via a Z-direction drive circuit 22 and moves an Si substrate 15 capable of XY scanning via a scanning mechanism drive circuit 21. The part 16 is driven. The voltage application circuit 23 applies a pulse voltage for writing data during recording between the probe electrode 14 and the recording medium 13 and a read voltage during reproduction between the probe electrode 14 and the recording medium 13 in response to a command signal from the microcomputer 25. At the time of erasing, a pulse voltage for erasing is applied.
The current amplification circuit 24 amplifies a current flowing between the probe electrode 14 and the recording medium 13 at the time of recording or reproducing and transmits the current to the microcomputer 25. Signals from these drive circuits and the like are connected to mechanisms inside the container 12 through electrodes (not shown) provided outside the container 12.

【0017】図2は、Si基板18上に形成した薄膜カ
ンチレバーの模式図である。これは通常のICプロセス
により作製したものである。電極1と圧電体薄膜2をフ
ォトグラフィーとパターニングにより形成し積層したも
ので、プローブ電極14はリフトオフ法で作製したもの
である。この積層した薄膜カンチレバー19をその下の
Si基板の一部を異方性エッチングにより除去して、S
i基板18の端部から片持ちで支持されるように形成さ
れている。この様な構成においては圧電体バイモルフ構
造になっており、電極1に電圧を印加するとZ軸に方向
にプローブ電極14を移動することができる。なお図示
していないが、このSi基板には電流増幅回路等のIC
が搭載されている。
FIG. 2 is a schematic view of a thin film cantilever formed on the Si substrate 18. This is manufactured by a normal IC process. The electrode 1 and the piezoelectric thin film 2 are formed and laminated by photography and patterning, and the probe electrode 14 is manufactured by the lift-off method. This laminated thin film cantilever 19 is anisotropically etched to remove a part of the underlying Si substrate,
It is formed so as to be supported in a cantilever manner from the end of the i substrate 18. In such a structure, the piezoelectric bimorph structure is employed, and when a voltage is applied to the electrode 1, the probe electrode 14 can be moved in the Z-axis direction. Although not shown, this Si substrate has an IC such as a current amplifier circuit.
Is installed.

【0018】図3は、Si基板上に形成した記録媒体の
XY走査機構(図1の可動部16相当)の模式図であ
る。これはSi基板をエッチングにより形成したもので
ある。記録媒体13の取り付けられた可動台31は複数
の弾性ヒンジ32を介してSiのフレーム33に支持さ
れ、フレーム33に対して可動台31はX方向に可動と
なっている。また、可動台31とフレーム33の間(C
−D)には、後に説明する駆動用圧電素子34が取り付
けられている。駆動用圧電素子34を伸縮させることに
より、可動台31をX方向に移動することができる。ま
た、フレーム33の外側には更に別のフレーム(Si基
板)15が配置され、フレーム33は複数の弾性ヒンジ
36を介してSi基板15に支持され、Si基板に対し
てY方向に可動とされ、その間(A−B)にY方向の変
位を生じる駆動用圧電素子35が、フレーム33をY方
向から挟むように取り付けられていて、同様の構成がな
されており、X方向とY方向の駆動を独立して行うこと
ができる。なおこれらは、Siを通常のICプロセスに
よるリソグラフィーと異方性エッチングと等方性エッチ
ングにより作製した。
FIG. 3 is a schematic view of an XY scanning mechanism (corresponding to the movable portion 16 in FIG. 1) of the recording medium formed on the Si substrate. This is a Si substrate formed by etching. The movable table 31 to which the recording medium 13 is attached is supported by a Si frame 33 via a plurality of elastic hinges 32, and the movable table 31 is movable in the X direction with respect to the frame 33. In addition, between the movable table 31 and the frame 33 (C
A driving piezoelectric element 34 described later is attached to -D). The movable base 31 can be moved in the X direction by expanding and contracting the driving piezoelectric element 34. Further, another frame (Si substrate) 15 is arranged outside the frame 33, and the frame 33 is supported by the Si substrate 15 via a plurality of elastic hinges 36 and is movable in the Y direction with respect to the Si substrate. The driving piezoelectric element 35 that causes a displacement in the Y direction during the period (AB) is attached so as to sandwich the frame 33 from the Y direction, and the same configuration is performed, and the driving in the X direction and the Y direction is performed. Can be done independently. These were prepared by subjecting Si to lithography by a normal IC process, anisotropic etching, and isotropic etching.

【0019】図4は、駆動用圧電素子34,35の拡大
図である。これも先述のようにSiによるヒンジ42で
構成されている。圧電体41を伸縮させると図4(b)
のように、てこの原理で変位が拡大される機構をもって
いる。これにより記録媒体をX方向Y方向に走査するこ
とができる。Siをリソグラフィーにより、かなり精度
よくかつ小型なヒンジを形成することができるので、拡
大機構等を集積して形成することができる。しかし、小
型化すると搭載できる圧電素子のサイズは小さくなるの
で、その結果圧電素子素のものの変位量が小さくなる。
この結果、大きく変位させようとすると、さらにSi弾
性ヒンジによる変位拡大機構が必要となってくる。
FIG. 4 is an enlarged view of the driving piezoelectric elements 34 and 35. This is also configured by the hinge 42 made of Si as described above. When the piezoelectric body 41 is expanded and contracted, it is shown in FIG.
Like, the mechanism has a mechanism that the displacement is magnified by the lever principle. As a result, the recording medium can be scanned in the X and Y directions. Since it is possible to form a small hinge with high precision by using Si by lithography, it is possible to integrate and form an enlargement mechanism and the like. However, if the size is reduced, the size of the piezoelectric element that can be mounted becomes smaller, and as a result, the displacement amount of the piezoelectric element becomes smaller.
As a result, in order to make a large displacement, a displacement magnifying mechanism using a Si elastic hinge is further required.

【0020】次に、以上述べた2種類のSi基板、すな
わち薄膜カンチレバーをもつZ軸走査用プローブの基板
18と記録媒体をXY走査する基板15の接続について
述べる。
Next, the connection between the above-mentioned two types of Si substrates, that is, the substrate 18 of the Z-axis scanning probe having a thin film cantilever and the substrate 15 for XY scanning the recording medium will be described.

【0021】図1に示したように、これらのSi基板は
支持棒17を介して向かい合わせに取り付けられてい
る。このために支持棒17は傾きを補正するために円筒
型圧電素子を使用する方が好ましい。これにより記録媒
体とプローブ電極との平行だしを行う際に、この円筒型
圧電素子の伸縮、撓みにより、微小調整を行うと良い。
なおこの接続に関しては、陽極接合でも良いし、通常の
接着剤による接着でもかまわない。しかし、この支持棒
17は円筒型圧電素子以外の材料でもかまわない。
As shown in FIG. 1, these Si substrates are mounted face-to-face with a support rod 17 interposed therebetween. For this reason, it is preferable to use a cylindrical piezoelectric element for the support rod 17 to correct the inclination. Accordingly, when the recording medium and the probe electrode are parallelly extended, it is preferable to perform fine adjustment by expanding and contracting and bending the cylindrical piezoelectric element.
Regarding this connection, anodic bonding may be used, or bonding with a normal adhesive may be used. However, the support rod 17 may be made of a material other than the cylindrical piezoelectric element.

【0022】次に本発明の記録再生について図1を用い
て説明する。
Recording / reproducing according to the present invention will be described with reference to FIG.

【0023】記録は、記録媒体13をXY走査できる可
動部16により走査する。プローブ電極14が記録領域
の位置に至ると、電圧印加回路23で書き込み電圧を印
加して行う。この書き込み電圧は電気メモリ効果を有す
る記録層がオン状態(低抵抗状態)に変化するために充
分な電圧である。書き込みのタイミングなどはマイクロ
コンピューター25からの制御信号によって制御され
る。記録媒体13をX方向に移動しながら記録を行い、
X方向1列分の記録が終了すると、Y方向に1段ずれて
つぎの列で同様にX方向に1列分の記録を行う。記録媒
体13の走査中に、記録媒体13上の各書き込み位置
で、書き込み電圧が加えられる。これにより、記録ビッ
トが形成されていく。
For recording, the recording medium 13 is scanned by the movable portion 16 capable of XY scanning. When the probe electrode 14 reaches the position of the recording area, the writing voltage is applied by the voltage application circuit 23. This writing voltage is a voltage sufficient for the recording layer having the electric memory effect to change to the ON state (low resistance state). Writing timing and the like are controlled by a control signal from the microcomputer 25. Recording is performed while moving the recording medium 13 in the X direction,
When the recording for one column in the X direction is completed, the recording is shifted by one step in the Y direction, and the recording for one column is similarly performed in the next column. During scanning of the recording medium 13, a writing voltage is applied at each writing position on the recording medium 13. As a result, recording bits are formed.

【0024】再生は、プローブ電極14と記録媒体13
の下地電極(記録層が絶縁性であるために必要)との間
に、例えば0.1Vの読みだし電圧を電圧印加回路23
により印加しながら、XY方向走査機構16を用いて記
録媒体13を記録時と同様の経路で走査し、電流増幅回
路24で電流変化を検出することにより行う。読みだし
電圧は記録層が抵抗値の変化を起こさないように充分に
小さな値にする。実際に、記録媒体13を走査しながら
得られる電流増幅回路24の出力値は、プローブ電極1
4と記録媒体13の下地電極に流れる電流に換算して記
録ビットの位置では10nA以上であり、その他の箇所
では10pAの値であった。この電流変化はマイクロコ
ンピューター25を通して外部装置に伝えられ、読みだ
しのタイミングなどもマイクロコンピューター25から
の制御信号によっている。。
For reproduction, the probe electrode 14 and the recording medium 13 are used.
Of the read voltage of, for example, 0.1 V between the base electrode (necessary because the recording layer is insulative).
While applying the voltage, the XY scanning mechanism 16 is used to scan the recording medium 13 along the same path as during recording, and the current amplification circuit 24 detects a current change. The reading voltage is set to a sufficiently small value so that the recording layer does not change its resistance value. Actually, the output value of the current amplification circuit 24 obtained by scanning the recording medium 13 is
4 and the current flowing through the base electrode of the recording medium 13 was 10 nA or more at the position of the recording bit and 10 pA at other positions. This change in current is transmitted to an external device through the microcomputer 25, and the timing of reading is also controlled by the control signal from the microcomputer 25. ..

【0025】以上の記録、再生いずれの場合でも、安定
した記録再生ができ、記録ビットの寸法は直径90nm
であり、高密度な記録が行えた。実施例2 本実施例は複数のプローブ電極をもつ記録再生装置につ
いて述べる。
In any of the above recording and reproducing, stable recording and reproducing can be performed, and the size of the recording bit is 90 nm in diameter.
Therefore, high-density recording was possible. Embodiment 2 This embodiment describes a recording / reproducing apparatus having a plurality of probe electrodes.

【0026】図5は、実施例1で述べた薄膜圧電体カン
チレバーを複数もったものの斜視図である。Si基板4
3上に取り付けた薄膜圧電体カンチレバー19の自由端
部にプローブ電極14が突出している。Si基板43上
には配線を含むIC45が搭載されている。このIC4
5は複数の薄膜圧電体カンチレバーを独立に制御するた
めのマルチプレクサ等が組み込まれている。
FIG. 5 is a perspective view of a plurality of thin film piezoelectric cantilevers described in the first embodiment. Si substrate 4
The probe electrode 14 projects from the free end of the thin film piezoelectric cantilever 19 mounted on the substrate 3. An IC 45 including wiring is mounted on the Si substrate 43. This IC4
Reference numeral 5 incorporates a multiplexer or the like for independently controlling a plurality of thin film piezoelectric cantilevers.

【0027】図6は、この複数のプローブ電極をもつ記
録再生装置の断面図であり、プローブ電極14と記録媒
体13と支持棒17との位置関係を示している。薄膜圧
電体カンチレバー19はプローブ電極14をZ軸方向に
駆動するように、支持棒17を撓ませて傾き補正を行
う。Siでできた弾性ヒンジをもつ可動部16はSi基
板15上に形成してある。
FIG. 6 is a sectional view of the recording / reproducing apparatus having a plurality of probe electrodes, showing the positional relationship among the probe electrodes 14, the recording medium 13 and the supporting rods 17. The thin film piezoelectric cantilever 19 bends the support rod 17 so as to drive the probe electrode 14 in the Z-axis direction, and performs tilt correction. The movable portion 16 having an elastic hinge made of Si is formed on the Si substrate 15.

【0028】図7は、この記録再生装置の斜視図であ
る。先に説明したように、この容器12内には、複数の
プローブ電極に記録媒体13が相対して配置され、プロ
ーブ電極14をZ方向に走査する薄膜圧電体カンチレバ
ー19と、記録媒体13をXY方向に走査することので
きるSi基板15と、傾き補正のための支持棒17が内
蔵されている。前側面に露出された複数の電極46は、
容器12内のプローブ電極14と、記録媒体13の下地
電極と、薄膜圧電体カンチレバー19と、記録媒体をX
Y走査するSi基板とにそれぞれ電気的に接続されてい
る。横側面の前寄りには、記録再生装置への処理系への
セッティングようの案内溝47が設けられている。
FIG. 7 is a perspective view of this recording / reproducing apparatus. As described above, in this container 12, the recording medium 13 is arranged so as to face a plurality of probe electrodes, and the thin film piezoelectric cantilever 19 for scanning the probe electrodes 14 in the Z direction and the recording medium 13 are arranged in the XY direction. A Si substrate 15 that can be scanned in any direction and a support rod 17 for tilt correction are built in. The plurality of electrodes 46 exposed on the front surface are
The probe electrode 14 in the container 12, the base electrode of the recording medium 13, the thin film piezoelectric cantilever 19, and the recording medium
It is electrically connected to each of the Y-scanned Si substrates. A guide groove 47 for setting a recording / reproducing apparatus in a processing system is provided on the front side of the lateral surface.

【0029】記録媒体13に情報の記録を行うと、実施
例1同様に記録再生を短時間に大容量で行うことができ
る。
When information is recorded on the recording medium 13, recording and reproduction can be performed in a large capacity in a short time as in the first embodiment.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上、説明したように、本発明は、ST
Mの原理を応用した記録再生装置として、従来のものに
比べて、小型かつ高密度、大容量のものであるばかりで
なく、Si基板上にZ方向の薄膜カンチレバー状変位素
子を形成し、またSi基板面内にXY方向の走査機構を
形成し、さらに上記2つのSi基板を平行にしてその微
少間隔を圧電体支持棒で一体構成したことで、さらに薄
くて小型かつ高信頼性のものが得られる。
As described above, according to the present invention, the ST
As a recording / reproducing device to which the principle of M is applied, it is not only small in size, high in density and large in capacity as compared with the conventional one, but also forms a thin film cantilever-like displacement element in the Z direction on a Si substrate. By forming a scanning mechanism in the XY directions within the surface of the Si substrate and further arranging the above two Si substrates in parallel and forming a minute gap integrally with the piezoelectric support rods, a thinner, smaller and highly reliable device can be obtained. can get.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の記録再生装置の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a recording / reproducing apparatus of the present invention.

【図2】薄膜圧電体カンチレバーの平面図(a)と断面
図(b)である。
FIG. 2 is a plan view (a) and a sectional view (b) of a thin film piezoelectric cantilever.

【図3】XY走査機構を示した平面図である。FIG. 3 is a plan view showing an XY scanning mechanism.

【図4】XY走査機構の圧電素子部分の作用を示す拡大
図である。
FIG. 4 is an enlarged view showing the operation of the piezoelectric element portion of the XY scanning mechanism.

【図5】複数の薄膜圧電体カンチレバーの斜視図であ
る。
FIG. 5 is a perspective view of a plurality of thin film piezoelectric cantilevers.

【図6】本発明の他の実施例の記録再生装置の断面図で
ある。
FIG. 6 is a sectional view of a recording / reproducing apparatus of another embodiment of the present invention.

【図7】記録再生装置全体の斜視図である。FIG. 7 is a perspective view of the entire recording / reproducing apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電極 2 圧電体薄膜 12 容器 13 記録媒体 14 プローブ電極 15,18,43 Si基板 16 可動部 17 支持棒 19 圧電体薄膜カンチレバー 20 弾性ヒンジ部 21 走査機構駆動回路 22 Z方向駆動回路 23 電圧印加回路 24 電流増幅器 25 マイクロコンピューター 31 可動台 32,36 弾性ヒンジ 33 フレーム 34 X駆動用圧電素子 35 Y駆動用圧電素子 41 駆動用圧電素子 42 ヒンジ 45 IC 46 電極 47 ガイド DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 electrode 2 piezoelectric thin film 12 container 13 recording medium 14 probe electrode 15, 18, 43 Si substrate 16 movable part 17 support rod 19 piezoelectric thin film cantilever 20 elastic hinge part 21 scanning mechanism drive circuit 22 Z-direction drive circuit 23 voltage application circuit 24 current amplifier 25 microcomputer 31 movable table 32, 36 elastic hinge 33 frame 34 X driving piezoelectric element 35 Y driving piezoelectric element 41 driving piezoelectric element 42 hinge 45 IC 46 electrode 47 guide

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中山 優 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 島田 康弘 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 高松 修 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 新庄 克彦 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Yu Nakayama 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Yasuhiro Shimada 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon (72) Inventor Osamu Takamatsu 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Katsuhiko Shinjo 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 Si基板上に形成された記録媒体と、可
動部に載置される該記録媒体に近接して先端が対向配置
されるプローブ電極と、該プローブ電極に電圧を印加し
て前記記録媒体表面に摂動を加え、該表面に選択的に乱
れを生じさせて記録するための記録用パルス電圧印加回
路と、前記プローブ電極と記録媒体との間のトンネル電
流を検出する電流増幅回路とを有する記録再生装置にお
いて、 前記プローブ電極は、Si基板上に形成された1つ以上
の圧電体薄膜に、該圧電体薄膜を逆圧電効果により前記
記録媒体に接近する方向に変位させるための電極を積層
してなる薄膜カンチレバー状変位素子に突出して設けら
れ、前記可動部はSi基板上に形成された複数の弾性ヒ
ンジによって支持され、基板面内を2方向に圧電素子に
よって変位される可動台であることを特徴とする記録再
生装置。
1. A recording medium formed on a Si substrate, a probe electrode having a tip facing the recording medium placed on a movable part and facing the recording medium, and a voltage is applied to the probe electrode to apply the voltage to the probe electrode. A recording pulse voltage application circuit for perturbing the surface of the recording medium to selectively generate disturbance on the surface for recording, and a current amplification circuit for detecting a tunnel current between the probe electrode and the recording medium. In the recording / reproducing apparatus having the above, the probe electrode is an electrode for displacing the piezoelectric thin film on one or more piezoelectric thin films formed on a Si substrate in a direction approaching the recording medium by an inverse piezoelectric effect. A thin film cantilever-shaped displacement element formed by stacking a plurality of layers, the movable portion is supported by a plurality of elastic hinges formed on a Si substrate, and the movable portion is displaced in two directions in the substrate surface by a piezoelectric element. Recording and reproducing apparatus, characterized in that the movable base to be.
【請求項2】 請求項1記載の記録再生装置において、
薄膜カンチレバー状変位素子を形成するSi基板と可動
部を形成するSi基板とが圧電体支持棒を介して一体構
造されている記録再生装置。
2. The recording / reproducing apparatus according to claim 1,
A recording / reproducing apparatus in which a Si substrate forming a thin film cantilever displacement element and a Si substrate forming a movable portion are integrally structured via a piezoelectric support rod.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005262357A (en) * 2004-03-17 2005-09-29 Anritsu Corp Parallel displacement device and optical device using the same
KR100586885B1 (en) * 2004-08-06 2006-06-08 삼성전자주식회사 Micro position-control system

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