JPH05342646A - Recording method and information processing device - Google Patents

Recording method and information processing device

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JPH05342646A
JPH05342646A JP14963592A JP14963592A JPH05342646A JP H05342646 A JPH05342646 A JP H05342646A JP 14963592 A JP14963592 A JP 14963592A JP 14963592 A JP14963592 A JP 14963592A JP H05342646 A JPH05342646 A JP H05342646A
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recording
recording medium
probe electrode
scanning
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Isaaki Kawade
一佐哲 河出
Kiyoshi Takimoto
清 瀧本
Etsuro Kishi
悦朗 貴志
Hideyuki Kawagishi
秀行 河岸
Takahiro Oguchi
高弘 小口
Kunihiro Sakai
邦裕 酒井
Akihiko Yamano
明彦 山野
Shunichi Shito
俊一 紫藤
Katsunori Hatanaka
勝則 畑中
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Abstract

PURPOSE:To increase transfer rate of recorded data and to rapidly process information of large volume by performing scanning for a recording medium with a probe electrode for the same region of the recording medium two times. CONSTITUTION:When recording is performed, a probe electrode 101 scans the same scanning region of a recording medium back and forth. In forth scanning, irregularity of recording medium surface is detected, and stored in a surface irregularity storage device 113. In this recording operation, the prove electrode scans in the direction of left side in the figure moving it up and down in accordance with irregularity information of recording medium surface stored in the surface irregularity storage device 113 in forth scanning. In back scanning, recording bits 124 are formed and recording is performed by applying voltage for recording and the like in accordance with information for recording and generating variation of conductivity in a recorded layer.

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を
応用した情報処理装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an information processing device to which a scanning tunneling microscope is applied.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、探針と試料とを接近させ、そのと
きに生じる物理現象(トンネル現象等)を利用して物質
表面およ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(以後STMと略す)が開発され[G.Bi
nnig et al.,Helvetica Physica Acta,55,726(198
2)]、単結晶、非晶質を問わず実空間像を高い分解能で
測定できるようになった。またSTMは、媒体に対して
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、さら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用いることができ、学術的
あるいは研究分野での広範囲な応用が期待されている。
2. Description of the Related Art In recent years, a scanning tunneling microscope (hereinafter referred to as STM) which allows a probe and a sample to be brought close to each other and to directly observe an electronic structure on the surface of a material and the vicinity of the surface by utilizing a physical phenomenon (tunnel phenomenon etc.) that occurs Abbreviated) was developed [G.Bi
nnig et al., Helvetica Physica Acta, 55,726 (198
2)], it has become possible to measure real space images with high resolution regardless of single crystal or amorphous. The STM also has the advantage that it can be observed at low power without damaging the medium with electric current, and it can be used not only in ultra-high vacuum, but also in air and in solution, and can be used for various materials. Therefore, it is expected to have a wide range of applications in academic and research fields.

【0003】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た状態で1nm程度の距離に
近づけたときに流れるトンネル電流を利用している。こ
のトンネル電流の量は両者の距離変化に依存し非常に敏
感に変化する。そのため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。このときの面内
方向の分解能は0.1nm程度である。
The STM uses a tunnel current that flows when a distance of about 1 nm is approached with a voltage applied between a metal probe (probe electrode) and a conductive substance. The amount of this tunnel current changes very sensitively depending on the distance change between the two. Therefore, by scanning the probe so as to keep the tunnel current constant, it is possible to read various kinds of information regarding all electron clouds in the real space. The resolution in the in-plane direction at this time is about 0.1 nm.

【0004】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)での高密度な
記録再生を行なうことが可能となる。例えば、特開昭6
1−80536号公報に開示されている情報処理装置で
は、電子ビーム等によって媒体表面に吸着した原子粒子
を取り除くことによる書き込みを行ない、STMにより
このデータを再生している。
Therefore, if the principle of STM is applied, it is possible to sufficiently perform high-density recording / reproduction on the atomic order (sub-nanometer). For example, JP-A-6
In the information processing apparatus disclosed in Japanese Patent Publication No. 1-80536, writing is performed by removing atomic particles adsorbed on the medium surface by an electron beam or the like, and this data is reproduced by STM.

【0005】また、米国特許4,575,822号に開
示されているように、記録媒体表面とプローブ電極との
間に流れるトンネル電流を用いて、媒体表面に形成され
た誘電体層に電荷を注入し記録する、あるいは、レーザ
ー光、電子ビーム、粒子線等を用いて媒体表面の物理
的、もしくは磁性的な崩壊によって記録する方法も提案
されている。
As disclosed in US Pat. No. 4,575,822, a tunnel current flowing between the surface of a recording medium and a probe electrode is used to charge a dielectric layer formed on the surface of the medium. A method of injecting and recording, or recording by physically or magnetically destroying the surface of a medium using a laser beam, an electron beam, a particle beam, or the like has been proposed.

【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記録媒体、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63−16155
2号公報および特開昭63−161553号公報に開示
されている。これらの方法によれば、記録のビットサイ
ズを10nmとすれば、1012bit/cm2もの大容
量の記録再生が可能とされている。
A method of performing recording / reproducing by STM using a recording medium having a memory effect with respect to switching characteristics of voltage and current as a recording layer, for example, a thin film layer of π-electron organic compound or chalcogen compound is disclosed. 63-16155
No. 2 and Japanese Patent Laid-Open No. 63-161553. According to these methods, if the recording bit size is 10 nm, it is possible to record and reproduce a large capacity of 10 12 bit / cm 2 .

【0007】上記のような情報処理装置では、記録媒体
への記録再生を行うために、規準となる所定のもの、例
えば記録媒体表面に設けられた溝などを基準とした、い
わゆるトラッキングという位置決めを行う情報処理装置
が必要とされる。
In the information processing apparatus as described above, in order to perform recording / reproduction on / from a recording medium, a so-called tracking positioning based on a predetermined standard, for example, a groove provided on the surface of the recording medium is used as a reference. An information processing device for performing is required.

【0008】STMを応用した超高密度の記録再生を行
う情報処理装置の場合、一般的には上記のトラッキング
を行いながら探針が走査されて1列づつ情報ビット列が
書き込まれる。
[0008] In the case of an information processing apparatus for performing super-high density recording / reproducing using STM, generally, the probe is scanned while the above-mentioned tracking is performed and information bit strings are written one by one.

【0009】また、情報ビット列の書き込みを行う場合
には、記録時に記録を行うピックアップとなる探針と記
録媒体との距離を制御する必要がある。特開平1−13
3239号公報においては、記録時に”記録のために電
流を強める前の時点における電流の平均値を規準として
保持しておく”という距離制御方法を記録方式が提案さ
れている。
Further, when writing the information bit string, it is necessary to control the distance between the recording medium and the probe that serves as a pickup for recording during recording. JP-A-1-13
In Japanese Patent No. 3239, a recording method is proposed as a distance control method in which “the average value of the current before the current is strengthened for recording is held as a standard” at the time of recording.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】上記のような超高密度
の情報処理装置の場合、その使われ方からくる性格上、
大容量で転送レートが速いものが求められる傾向にあ
る。
In the case of the ultra-high density information processing device as described above, due to the nature of how it is used,
There is a tendency that a large capacity and a high transfer rate are required.

【0011】しかし従来の一般的な記録再生方法では、
STMの原理と同様に流れるトンネル電流を利用して、
プローブ電極をXY方向(記録媒体表面に水平方向)に
走査すると同時に記録媒体表面の凹凸検出によるトラッ
キングを行いながら記録用情報に従って記録用電圧を印
加して記録ビットを書き込むという方法がとられてい
る。
However, in the conventional general recording / reproducing method,
Utilizing the tunnel current that flows similar to the STM principle,
A method of writing a recording bit by applying a recording voltage in accordance with recording information while scanning the probe electrode in the XY directions (horizontal direction to the recording medium surface) and simultaneously performing tracking by detecting unevenness of the recording medium surface is adopted. ..

【0012】このため、記録媒体とプローブ電極間に流
れるトンネル電流を検出しながらこれを一定になるよう
にして両者間の距離を一定に保持するというフィードバ
ックを同時に実行しなければならず、単にフィードバッ
クオンでの探針の往復走査にかかる時間が長いために記
録再生の転送レートが遅くなってしまうという問題点が
ある。
Therefore, it is necessary to simultaneously perform feedback to detect the tunnel current flowing between the recording medium and the probe electrode so as to keep the current constant and keep the distance between the two constant. There is a problem in that the transfer rate for recording and reproduction is slowed down because the time required for the probe to perform reciprocal scanning while on is long.

【0013】例えば、上記の特開平1−133239号
公報に開示されている方法のように、距離制御信号のサ
ンプル/ホールド(S/H)を繰り返しながら記録を行
う場合には、ホールド中に探針が記録媒体に衝突しない
ように1つのビットを書き込んでから次のビットを書き
込むまでの間は、距離制御信号による高さ制御によって
探針と記録媒体との距離が一定となるまで待つ必要があ
る。このように高さ制御の応答周波数によって記録速度
が制限されてしまう。
For example, when recording is performed while repeating sample / hold (S / H) of the distance control signal as in the method disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 1-133239, search is performed during the hold. It is necessary to wait until the distance between the probe and the recording medium becomes constant by the height control by the distance control signal between the writing of one bit and the writing of the next bit so that the needle does not collide with the recording medium. is there. In this way, the recording speed is limited by the response frequency of the height control.

【0014】また、トンネル電流によるフィードバック
をかけて記録媒体・プローブ電極間距離を制御している
ため、両者間距離をトンネル電流が流れるほどの近距離
に設定したまま記録を行う必要があるが、記録媒体によ
っては記録に最適な距離と前記距離が異なるものがあ
る。この場合には実際の記録に支障を来す場合があり、
問題となっていた。
Further, since the distance between the recording medium and the probe electrode is controlled by feeding back by the tunnel current, it is necessary to perform recording while setting the distance between them to be as close as the tunnel current flows. Depending on the recording medium, the optimum distance for recording may differ from the distance. In this case, it may affect the actual recording,
It was a problem.

【0015】本発明は、上述したような従来の技術が有
する問題点に鑑みてなされたものであって、転送レート
を速くすることのできる記録方法およびこれを用いた情
報処理装置を実現することを目的とする。
The present invention has been made in view of the problems of the above-mentioned conventional technique, and realizes a recording method capable of increasing the transfer rate and an information processing apparatus using the recording method. With the goal.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明の記録方法は、プ
ローブ電極と対向する記録媒体表面の凹凸または電子状
態の変化を記録情報とし、記録情報の書き込みは前記プ
ローブ電極を記録媒体に対して走査したときにこれらの
間に流れるトンネル電流に強弱をつけることによってな
され、記録情報の読み込みは前記トンネル電流量を検知
することによってなされる情報処理装置にて行われる記
録方法において、前記プローブ電極の記録媒体に対する
走査を記録媒体の同一領域に対して2度行い、1度目の
走査では記録媒体表面の凹凸を検出し、2度目の走査で
は1度目の走査で検出された記録媒体表面の凹凸に応じ
てプローブ電極と記録媒体との距離を変化させて記録を
行う。
According to the recording method of the present invention, the recording information is the unevenness of the surface of the recording medium facing the probe electrode or the change of the electronic state. In the recording method which is performed by setting the strength of the tunnel current flowing between them during scanning, and the recording information is read by the information processing apparatus which is performed by detecting the tunnel current amount, Scanning of the recording medium is performed twice on the same area of the recording medium, and unevenness on the recording medium surface is detected by the first scanning, and unevenness on the recording medium surface detected by the first scanning is detected by the second scanning. Recording is performed by changing the distance between the probe electrode and the recording medium accordingly.

【0017】この場合、2度目の走査では1度目の走査
で検出された記録媒体表面の凹凸にオフセットを加えて
プローブ電極と記録媒体との距離を変化させてもよい。
In this case, in the second scan, an offset may be added to the irregularities on the surface of the recording medium detected in the first scan to change the distance between the probe electrode and the recording medium.

【0018】また、本発明の情報処理装置は、プローブ
電極と対向する記録媒体表面の凹凸または電子状態の変
化を記録情報とし、記録情報の書き込みは前記プローブ
電極を記録媒体に対して走査したときにこれらの間に流
れるトンネル電流に強弱をつけることによって行い、記
録情報の読み込みは前記トンネル電流量を検知すること
によって行う情報処理装置において、前記プローブ電極
を記録媒体に対して走査することによって得られた記録
媒体表面の凹凸情報を記憶する表面凹凸記憶器と、前記
プローブ電極と記録媒体との距離を変化させる凹凸応答
駆動機構と、プローブ電極に記録用電圧を印加するため
の電源と、前記プローブ電極の記録媒体に対する走査を
記録媒体の同一領域に対して2度行わせ、1度目の走査
で記録媒体表面の凹凸情報を検出して前記表面凹凸記憶
器に記憶させ、2度目の走査では凹凸応答駆動機構に表
面凹凸記憶器に記憶された凹凸情報に応じてプローブ電
極と記録媒体との距離を変化させて記録を行わせる制御
装置とを有する。
Further, the information processing apparatus of the present invention uses asperities on the surface of the recording medium facing the probe electrodes or changes in the electronic state as recording information, and the recording information is written when the probe electrodes are scanned on the recording medium. In the information processing device, which is performed by setting the strength of the tunnel current flowing between them and reading the recorded information by detecting the tunnel current amount, the probe electrode is obtained by scanning the recording medium. A surface unevenness storage unit for storing unevenness information of the surface of the recording medium, an unevenness response drive mechanism for changing the distance between the probe electrode and the recording medium, a power supply for applying a recording voltage to the probe electrode, Scan the probe electrode with respect to the recording medium twice in the same area of the recording medium, and the first scanning causes The convex information is detected and stored in the surface concave-convex memory, and in the second scanning, the concave-convex response drive mechanism changes the distance between the probe electrode and the recording medium according to the concave-convex information stored in the surface concave-convex memory. And a control device for performing recording.

【0019】この場合、表面凹凸記憶器に記憶される凹
凸情報に付加するオフセット量を記憶するオフセット加
算器を設けてもよい。
In this case, an offset adder for storing an offset amount added to the unevenness information stored in the surface unevenness memory may be provided.

【0020】また、表面凹凸記憶器がFILO型もしく
はFIFO型の記憶機構によって構成してもよい。
Further, the surface unevenness memory may be constituted by a FILO type or FIFO type memory mechanism.

【0021】[0021]

【作用】本発明では、記録を行うときに記録媒体の同一
領域に対して走査が2度行われ、実際に記録が行われる
2度目の走査においては、1度目の走査時に検出された
記録媒体表面の凹凸に応じてプローブ電極と記録媒体と
の距離が変化する状態にて記録が行われる。このよう
に、記録時にはプローブ電極と記録媒体との距離をフィ
ードバック制御する必要がないので、記録データの転送
レートを速くすることが可能となる。
According to the present invention, the same area of the recording medium is scanned twice when recording is performed, and in the second scanning when the actual recording is performed, the recording medium detected during the first scanning is performed. Recording is performed in a state in which the distance between the probe electrode and the recording medium changes according to the unevenness of the surface. As described above, since it is not necessary to feedback control the distance between the probe electrode and the recording medium at the time of recording, it is possible to increase the transfer rate of the recording data.

【0022】また、オフセットを加えてプローブ電極と
記録媒体との距離を変化させることにより、凹凸を検出
するときのプローブ電極と記録媒体との距離と記録を行
うときのプローブ電極と記録媒体との距離をそれぞれ最
適な距離とすることができる。
Further, by adding an offset to change the distance between the probe electrode and the recording medium, the distance between the probe electrode and the recording medium when detecting unevenness and the distance between the probe electrode and the recording medium when recording are performed. Each distance can be set to the optimum distance.

【0023】また、表面の凹凸情報を記憶する表面凹凸
記憶器をFILO型の記憶機構によって構成すると、2
度の走査を往復して行う場合に、記憶機構から読み出さ
れるデータの順にプローブ電極と記録媒体との距離を変
化させればよいため、装置構成を簡単となる。
Further, when the surface unevenness memory for storing the surface unevenness information is constituted by a FILO type storage mechanism,
When the scanning is performed reciprocally, the distance between the probe electrode and the recording medium may be changed in the order of the data read from the storage mechanism, which simplifies the device configuration.

【0024】表面の凹凸情報を記憶する表面凹凸記憶器
をFIFO型の記憶機構によって構成すると、例えば円
周状にまたスパイラル状にプローブ電極を動かすような
同一方向にプローブ電極を動かして2度の走査が行われ
る場合に、記憶機構から読み出されるデータの順にプロ
ーブ電極と記録媒体との距離を変化させればよいため、
装置構成が簡単となる。
When the surface unevenness memory for storing the unevenness information of the surface is constituted by the FIFO type storage mechanism, the probe electrodes are moved in the same direction such as moving the probe electrodes circumferentially or spirally twice. When scanning is performed, the distance between the probe electrode and the recording medium may be changed in the order of data read from the storage mechanism.
The device configuration becomes simple.

【0025】[0025]

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings.

【0026】図1は、本発明の一実施例の構成を示すブ
ロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention.

【0027】図中、101は記録媒体への記録再生を行
うためのプローブ電極であり、このプローブ電極101
からXYステージ102上に載置される記録媒体に電圧
を印加することによって記録ビットの形成や読み出し
(記録再生)が行われる。
In the figure, 101 is a probe electrode for recording / reproducing on / from a recording medium.
By applying a voltage to the recording medium mounted on the XY stage 102, recording bits are formed and read (recorded / reproduced).

【0028】記録媒体は、基板121と該基板121上
に積層される基板電極122および記録層123より構
成されるもので、プローブ電極101からの電圧印加に
よって記録層123に記録ビット124が形成される。
The recording medium is composed of a substrate 121, a substrate electrode 122 and a recording layer 123 laminated on the substrate 121, and a recording bit 124 is formed in the recording layer 123 by applying a voltage from the probe electrode 101. It

【0029】103はプローブ電極101と基板電極1
22の間に流れる電流を増幅するプローブ電流増幅器、
105はプローブ電極101の高さを調整するための圧
電素子を用いたZ方向微動制御機構、104はプローブ
電流を読みとってZ方向微動制御機構105によるプロ
ーブ電極101の高さ調整を制御するZ方向駆動回路、
106はプローブ電極101と基板電極102との間に
再生用のバイアス電圧や記録消去用のパルス電圧を印加
するための電源である。本発明による装置の場合、記録
時にZ方向のフィードバックをオフとするため、従来必
要とされた記録時のZ方向駆動回路におけるHOLD回
路は不要となっている。
Reference numeral 103 is a probe electrode 101 and a substrate electrode 1.
A probe current amplifier for amplifying the current flowing between 22 and
Reference numeral 105 denotes a Z-direction fine movement control mechanism using a piezoelectric element for adjusting the height of the probe electrode 101, and reference numeral 104 denotes a Z direction for reading the probe current and controlling the height adjustment of the probe electrode 101 by the Z-direction fine movement control mechanism 105. Drive circuit,
Reference numeral 106 is a power supply for applying a reproducing bias voltage and a recording / erasing pulse voltage between the probe electrode 101 and the substrate electrode 102. In the case of the apparatus according to the present invention, the feedback in the Z direction is turned off at the time of recording, so that the HOLD circuit in the Z direction drive circuit at the time of recording which is conventionally required is not necessary.

【0030】108はプローブ電極101をXY方向に
移動制御するためのXY方向微動制御機構、107はX
Y方向微動制御機構108を駆動するためのXY走査駆
動回路である。109および110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
と記録媒体との距離を粗動制御したり、プローブ電極1
01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)のに用いられる粗動機構および粗
動駆動回路である。
Reference numeral 108 is an XY-direction fine movement control mechanism for controlling the movement of the probe electrode 101 in XY directions, and 107 is an X-direction.
An XY scanning drive circuit for driving the Y-direction fine movement control mechanism 108. 109 and 110 are 10
-Coarse control of the distance between the probe electrode and the recording medium or the probe electrode 1 so that a probe current of about -9 A can be obtained.
01 is a coarse movement mechanism and a coarse movement drive circuit used to make a large relative displacement between the recording medium and the recording medium in the XY directions (outside the range of the fine movement control mechanism).

【0031】113と114は、表面凹凸記憶器および
凹凸応答駆動機器であり本発明の最も特徴的な構成要素
である。この表面凹凸記憶器113によりプローブ電極
101の1度目の走査となる往路で検出した記録媒体表
面の凹凸を記憶しておき、この凹凸情報に従って凹凸応
答駆動機器114により2度目の走査となる復路でのプ
ローブ電極101の上下動制御を行いながら電源106
からの記録用電圧印加で記録を行っている。112は表
示素子であり、記録ビット124の形成状態や、これに
よって再生される記録情報等の表示を行う。
Reference numerals 113 and 114 denote a surface unevenness storage device and an unevenness response driving device, which are the most characteristic components of the present invention. The surface unevenness memory 113 stores the unevenness of the surface of the recording medium detected in the forward path of the first scanning of the probe electrode 101, and the unevenness response driving device 114 according to the unevenness information stores the unevenness of the second path in the backward path. Of the power source 106 while controlling the vertical movement of the probe electrode 101 of
Recording is performed by applying a recording voltage from the. Reference numeral 112 denotes a display element, which displays the formation state of the recording bit 124, the recorded information reproduced by this, and the like.

【0032】これらの各機器の動作は、全てマイクロコ
ンピュータ111により中央制御されている。
The operation of each of these devices is centrally controlled by the microcomputer 111.

【0033】次に、本実施例における記録方法について
図2を参照して説明する。
Next, the recording method in this embodiment will be described with reference to FIG.

【0034】記録を行うときに、プローブ電極101は
記録媒体の同一走査領域に対して往復走査される。往路
では、図2(a)に示すように、プローブ電極101を
左端の位置から図面右方向へトンネル電流によるZ方向
のフィードバック(図面上下方向)をかけて走査するこ
とにより記録媒体表面の凹凸を検出し、表面凹凸記憶器
113に記憶させる。
When recording, the probe electrode 101 is reciprocally scanned with respect to the same scanning area of the recording medium. In the forward path, as shown in FIG. 2A, the probe electrode 101 is scanned from the position at the left end to the right direction in the drawing by feedback in the Z direction by the tunnel current (vertical direction in the drawing) to scan the uneven surface of the recording medium. It is detected and stored in the surface unevenness memory 113.

【0035】プローブ電極101が右端に到達し、走査
領域1列分の表面凹凸の記憶が完了すると、記録動作に
移る。この記録動作においては、Z方向のフィードバッ
クをオフとした後に、図2(b)に示すように、往路で
表面凹凸記憶器113に記憶された記録媒体表面の凹凸
情報に従ってプローブ電極101を上下に動かしながら
図面左方向へ走査する。この復路で記録用情報に応じて
記録用の電圧等を印加して記録層に導電率変化等を発生
させることにより記録ビット124が形成されて記録が
行われる。
When the probe electrode 101 reaches the right end and the storage of the surface irregularities for one row of the scanning area is completed, the recording operation is started. In this recording operation, after the feedback in the Z direction is turned off, as shown in FIG. 2B, the probe electrode 101 is moved up and down according to the unevenness information of the surface of the recording medium stored in the surface unevenness memory 113 on the outward path. Scan to the left in the drawing while moving. In this return path, a recording voltage or the like is applied according to the recording information to cause a change in conductivity or the like in the recording layer, whereby the recording bit 124 is formed and recording is performed.

【0036】ただし、この場合、記録媒体表面の凹凸情
報検出時と記録時の走査方向が反対向きであるため、プ
ローブ電極101の上下運動が記録媒体の表面凹凸と適
合するように、表面凹凸記憶器113からの情報が変換
されている。また、記録時と再生時の走査方向が反対向
きとなる場合には、予め記録用情報に処理が施されてい
る。
However, in this case, since the scanning directions at the time of detecting the unevenness information of the surface of the recording medium are opposite to the scanning directions at the time of recording, the surface unevenness storage is performed so that the vertical movement of the probe electrode 101 matches the surface unevenness of the recording medium. The information from the device 113 has been converted. If the scanning direction during recording and the scanning direction during reproduction are opposite, the recording information is processed in advance.

【0037】このように、本実施例のものにおいては、
復路ではZ方向のフィードバックをすることなく記録が
行われるので、プローブ電極101の走査速度を速くす
ることができるため、記録時の転送レートを速くするこ
とが可能となる。
As described above, in the present embodiment,
Since recording is performed without feedback in the Z direction on the return path, the scanning speed of the probe electrode 101 can be increased, so that the transfer rate during recording can be increased.

【0038】図3は本発明の第2の実施例の構成を示す
ブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the second embodiment of the present invention.

【0039】本実施例は、表面凹凸記憶器113に蓄積
した表面の凹凸情報にオフセットを付加するためのオフ
セット加算器315を付加したものである。この他の構
成は図1に示した実施例と同様であるため、説明は省略
する。。
In this embodiment, an offset adder 315 is added to add an offset to the surface unevenness information stored in the surface unevenness storage unit 113. The other structure is the same as that of the embodiment shown in FIG. ..

【0040】このオフセット加算器315を設けたこと
により、プローブ電極101の復路でのプローブ電極1
01・記録媒体間の距離を所望の値に保つことが可能と
なり、最適な状態にて記録を実行することが可能となっ
ている。
By providing this offset adder 315, the probe electrode 1 on the return path of the probe electrode 101
The distance between 01 and the recording medium can be maintained at a desired value, and recording can be executed in an optimum state.

【0041】なお、上記各実施例に用いられる圧電素子
を用いた移動制御における機械的性能を下に示す。
The mechanical performance in the movement control using the piezoelectric element used in each of the above-mentioned examples is shown below.

【0042】 Z方向微動制御範囲 :0.1nm〜1μm Z方向粗動制御範囲 :10nm〜10mm XY方向走査範囲 :0.1nm〜1μm XY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 :<1nm (粗動制御時) 以下、上記の実施例による具体的な実験例について説明
する。
Z direction fine movement control range: 0.1 nm to 1 μm Z direction coarse movement control range: 10 nm to 10 mm XY direction scanning range: 0.1 nm to 1 μm XY direction coarse movement control range: 10 nm to 10 mm Measurement and control tolerance: <0.1 nm (during fine movement control) Measurement and control tolerance: <1 nm (during coarse movement control) Hereinafter, a specific experimental example according to the above-described embodiment will be described.

【0043】[実験例1]光学研磨したガラス基板(基
板121)を中性洗剤およびトリクレン(トリクロロエ
チレン)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50Å堆積させ、さら
にAuを同法により1000Å蒸着し、基板電極122
を形成した。
[Experimental Example 1] An optically polished glass substrate (substrate 121) was washed with a neutral detergent and trichlene (trichloroethylene), and then Cr was used as an undercoat layer by vacuum deposition (resistance heating) to a thickness of 50Å. Then, Au is vapor-deposited by 1000Å by the same method to form the substrate electrode 122.
Formed.

【0044】次にスクアリリウム−ビス−6−オクチル
アズレン(以下SOAZと略す)を濃度0.2mg/m
l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電極基板を水面に横切るように
速度5mm/分で静かに浸漬させた。次に、これを引き
上げて、2層のY形単分子膜の累積を行ない、前記基板
電極上に2層の累積膜(LB膜)を形成して、記録層1
23とした。このような構成とすることにより、電流−
電圧特性にメモリースイッチング現象(電気メモリー効
果)が生じる記録媒体となる。
Next, squarylium-bis-6-octylazulene (hereinafter abbreviated as SOAZ) was added at a concentration of 0.2 mg / m 2.
The chloroform solution dissolved in 1 was spread on the water phase at 20 ° C. to form a monomolecular film on the water surface. Wait for the solvent to evaporate,
The surface pressure of the monomolecular film was raised to 20 mN / m, and the electrode substrate was gently dipped at a speed of 5 mm / min so as to cross the water surface while keeping it constant. Next, this is pulled up to perform accumulation of two layers of Y-shaped monomolecular film to form a two-layer accumulation film (LB film) on the substrate electrode.
23. With such a configuration, the current −
It becomes a recording medium that causes a memory switching phenomenon (electric memory effect) in the voltage characteristics.

【0045】電気メモリー効果は、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、異
なる2つの状態に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、また、その状態を保持(メモリー)するこ
とをいう。
The electric memory effect is that a voltage exceeding a threshold value capable of transitioning to two different states is applied in a state where a thin film such as an organic monomolecular film or a cumulative film thereof is arranged between a pair of electrodes. This means reversibly transitioning (switching) to a low resistance state (ON state) and a high resistance state (OFF state), and retaining that state (memory).

【0046】以上の様な方法により作成した記録媒体
に、図1に示した情報処理装置を用いて記録再生実験を
行なった。ただし、プローブ電極101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101は記録層123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101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けられている。
A recording / reproducing experiment was conducted on the recording medium prepared by the above method using the information processing apparatus shown in FIG. However, as the probe electrode 101, a probe electrode made of platinum / rhodium prepared by an electropolishing method is used, and this probe electrode 101 has a distance (Z) that is set by a piezoelectric element so that a voltage can be applied to the recording layer 123. Controlled. Further, a fine movement control mechanism system is provided so that the probe electrode 101 can be controlled to move in the in-plane (X, Y) directions while having the above function.

【0047】また、プローブ電極101は直接記録再生
を行うことができる。なお、記録媒体は高精度のXYス
テージ102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101で任意の位置に記録再生を行なうことができ
る。
Further, the probe electrode 101 can directly perform recording and reproduction. The recording medium is placed on the high-accuracy XY stage 102 and can be moved to any position. Therefore, recording / reproduction can be performed at an arbitrary position by the probe electrode 101 by this movement control mechanism.

【0048】前述したSOAZ2層を累積した記録層1
23を持つ記録媒体を情報処理装置にセットした。次
に、プローブ電極101と記録媒体の基板電極122と
の間に+1.5Vの電圧を印加し、記録層123に流れ
る電流をモニターしながらプローブ電極101と基板電
極122との距離(Z)を調整した。この時、プローブ
電極101と基板電極122との距離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。次に、プローブ電極101と基板電極
122の距離Zを一定に保ちながら、プローブ電極10
1を−X方向(図2参照)に走査させ記録領域左端まで
移動させた。
Recording layer 1 obtained by accumulating the two SOAZ layers described above.
The recording medium having No. 23 was set in the information processing device. Next, a voltage of +1.5 V is applied between the probe electrode 101 and the substrate electrode 122 of the recording medium, and the distance (Z) between the probe electrode 101 and the substrate electrode 122 is monitored while monitoring the current flowing in the recording layer 123. It was adjusted. At this time, the probe current I p for controlling the distance Z between the probe electrode 101 and the substrate electrode 122 was set to be 10 −8 A ≧ I p ≧ 10 −10 A. Next, while keeping the distance Z between the probe electrode 101 and the substrate electrode 122 constant, the probe electrode 10
1 was scanned in the −X direction (see FIG. 2) and moved to the left end of the recording area.

【0049】次に、プローブ電極101を右方向へトン
ネル電流によりZ方向のフィードバックをかけて走査し
た。この往路では記録媒体表面の凹凸が検出され、その
検出された凹凸情報が表面凹凸記憶器113に蓄積され
る。
Next, the probe electrode 101 was scanned to the right by feedback in the Z direction by a tunnel current. In this outward path, the unevenness of the surface of the recording medium is detected, and the detected unevenness information is stored in the surface unevenness storage unit 113.

【0050】次に、プローブ電極101が右端に到達
し、走査領域1列分の表面凹凸記憶完了後、Z方向のフ
ィードバックをオフにして、先ほど往路で表面凹凸記憶
器113に記憶された記録媒体表面の凹凸情報に従って
プローブ電極101を上下に動かしながら左方向へ往路
の2倍の速度で走査した。
Next, after the probe electrode 101 reaches the right end and the surface unevenness storage for one row of the scanning region is completed, the feedback in the Z direction is turned off, and the recording medium stored in the surface unevenness memory 113 on the forward path is stored. The probe electrode 101 was moved up and down in accordance with the surface irregularity information and was scanned leftward at a speed twice as fast as the forward path.

【0051】この復路においては200Å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1
01を+側、基板電極122を−側として、記録媒体で
ある電気メモリー材料(SOAZ−LB膜2層)が低抵
抗状態(ON状態)に変化する様に、図4に示すような
三角波パルス電圧を印加した。この時、記録媒体表面の
凹凸情報検出時と記録時の走査方向が反対向きであるた
め、記録媒体表面凹凸とプローブ電極101の上下運動
が一致するように、表面凹凸記憶器113からの位置情
報(X方向)が変換されている。また、本実施例で用い
た装置では記録時と再生時の走査方向が反対向きである
ため、記録ビット列が逆向きになるよう予め記録用情報
に処理が施されている。
In this return pass, information was recorded at a pitch of 200Å. The recording of such information is performed by the probe electrode 1
With the 01 as the + side and the substrate electrode 122 as the-side, a triangular wave pulse as shown in FIG. 4 so that the electric memory material (SOAZ-LB film 2 layers) as the recording medium changes to the low resistance state (ON state). A voltage was applied. At this time, since the scanning direction at the time of detecting the unevenness information on the surface of the recording medium is opposite to the scanning direction at the time of recording, the position information from the surface unevenness storage device 113 is set so that the unevenness of the surface of the recording medium coincides with the vertical movement of the probe electrode 101. (X direction) has been converted. Further, in the apparatus used in this embodiment, the scanning directions at the time of recording and at the time of reproducing are opposite to each other, and therefore the recording information is processed in advance so that the recording bit string is in the opposite direction.

【0052】その後、プローブ電極101と基板電極1
22間に読み出し用のバイアス電圧+1.5Vを印加し
ながら先ほど書き込んだ記録情報の読み出しを行った。
このとき、記録用三角波パルス電圧を印加した所は0.
7mA程度のプローブ電流が流れ、ON状態に変化、す
なわち記録されており、また、記録再生部全体に渡って
記録すべき情報が正確に記録されていることがわかり、
記録時の速度を2倍にしても記録可能であることが示さ
れた。
After that, the probe electrode 101 and the substrate electrode 1
The recording information previously written was read while applying a read bias voltage of +1.5 V between 22.
At this time, the voltage applied to the recording triangular wave pulse voltage is 0.
It turns out that a probe current of about 7 mA flows, it is changed to an ON state, that is, recorded, and that information to be recorded is accurately recorded over the entire recording / reproducing section,
It was shown that the recording is possible even if the recording speed is doubled.

【0053】すなわち、本発明の記録再生方法およびそ
れを利用した情報処理装置により、記録時の転送レート
を速くすることが可能であることが証明された。
That is, it has been proved that the recording / reproducing method of the present invention and the information processing apparatus using the same can increase the transfer rate during recording.

【0054】なお、SOAZ1層あたりの厚さは、小角
X線回折法により求めたところ、約15Åであった。
The thickness of one layer of the SOAZ was about 15Å as determined by the small angle X-ray diffraction method.

【0055】[実験例2]実験例1と全く同様に、ガラ
ス基板121上に基板電極122を形成し、次にポリイ
ミドLB膜を2層累積した記録層123を形成して記録
媒体とした。なお、ポリイミドLB膜の形成方法は以下
の通りである。
[Experimental Example 2] Just as in Experimental Example 1, a substrate electrode 122 was formed on a glass substrate 121, and then a recording layer 123 in which two polyimide LB films were accumulated was formed to obtain a recording medium. The method of forming the polyimide LB film is as follows.

【0056】ポリアミック酸(分子量約20万)を濃度
1×10-3%(g/g)で溶かしたジメチルアセトアミ
ド溶液を、水温20℃の純水の水相上に展開し、水面上
に単分子膜を形成した。この単分子膜の表面圧を25m
N/mまで高め、さらにこれを一定に保ちながら、基板
を水面に横切るように5mm/分で移動させて浸漬、引
き上げを行ない、Y型単分子膜の累積を行った。次に、
これらの膜を300℃で10分間加熱を行なうことによ
りポリイミドにした。なお、ポリイミド1層あたりの厚
さは、エリプソメトリー法により約4Åと求められた。
A dimethylacetamide solution prepared by dissolving polyamic acid (molecular weight: about 200,000) at a concentration of 1 × 10 -3 % (g / g) was spread on the pure water aqueous phase at a water temperature of 20 ° C. A molecular film was formed. The surface pressure of this monolayer is 25m
The substrate was moved up to N / m, and while keeping this constant, the substrate was moved at 5 mm / min so as to traverse the water surface, immersed, and pulled up to accumulate a Y-type monomolecular film. next,
These films were made into polyimide by heating at 300 ° C. for 10 minutes. The thickness per polyimide layer was determined to be about 4Å by the ellipsometry method.

【0057】以上の様な方法により作成した記録媒体に
ついて、復路でのプローブ電極101走査速度を3倍に
して記録時の速度を速くした以外は実験例1と全く同様
の記録再生実験を行ったところ、記録再生部全体に渡っ
て正確に記録されており、本発明の方法および装置によ
れば、記録時の転送レートを速くできる事が確かめられ
た。
With respect to the recording medium prepared by the above method, the same recording / reproducing experiment as in Experimental example 1 was conducted except that the scanning speed of the probe electrode 101 in the returning path was tripled to increase the recording speed. However, it is confirmed that the data is recorded accurately over the entire recording / reproducing unit, and that the method and apparatus of the present invention can increase the transfer rate during recording.

【0058】次に、本発明の第2の実施例について説明
する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.

【0059】[実験例3]光学研磨したガラス基板(基
板121)上に真空蒸着法(抵抗加熱法)を用いて膜厚
50ÅのCr下引き層と膜厚1000ÅのAu薄膜層を
形成し基板電極122とした。次に、プラズマCVD法
により、基板電極122上に膜厚300Åの水素を30
%含有した非晶質Si記録層103を積層した。この記
録層の形成は、基板温度を200℃に保ち、SiH4
2の混合ガスを20SCCM成膜装置内へ流しながら
装置内の圧力0.1torr、パワー50Wの条件下で
行った。
[Experimental Example 3] On a glass substrate (substrate 121) which has been optically polished, a Cr undercoat layer having a film thickness of 50 Å and an Au thin film layer having a film thickness of 1000 Å are formed by a vacuum evaporation method (resistance heating method). The electrode 122 was used. Next, by a plasma CVD method, hydrogen with a film thickness of 300 Å is deposited on the substrate electrode 122 by 30
%, The amorphous Si recording layer 103 was laminated. This recording layer was formed under the conditions of a pressure of 0.1 torr and a power of 50 W in the apparatus while keeping the substrate temperature at 200 ° C. and flowing a mixed gas of SiH 4 and H 2 into the 20 SCCM film forming apparatus.

【0060】以上の様にして作成した記録媒体に、図3
に示した情報処理装置を用いて記録再生実験を行なっ
た。ただし、プローブ電極101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、また、プローブ電極101の駆動機構や記録機構
のほとんどは図1に示した装置と同等もしくはそれ以上
の機能を有している。
The recording medium created in the above manner is shown in FIG.
Recording / reproducing experiments were conducted using the information processing apparatus shown in FIG. However, a probe electrode made of platinum / rhodium prepared by electropolishing is used as the probe electrode 101, and most of the driving mechanism and the recording mechanism of the probe electrode 101 are equal to or more than the device shown in FIG. It has a function.

【0061】水素含有非晶質Siからなる記録層123
を持つ記録媒体を情報処理装置にセットし、実験例1と
同様に、プローブ電極101・記録媒体間の距離を調整
した。
Recording layer 123 made of hydrogen-containing amorphous Si
The recording medium having No. 1 was set in the information processing apparatus, and the distance between the probe electrode 101 and the recording medium was adjusted as in Experimental Example 1.

【0062】次に、プローブ電極101と基板電極12
2の距離Zを一定に保ちながら、プローブ電極101を
−X方向に走査させ(図2参照)、記録領域左端まで移
動させた。
Next, the probe electrode 101 and the substrate electrode 12
While keeping the distance Z of 2 constant, the probe electrode 101 was scanned in the −X direction (see FIG. 2) and moved to the left end of the recording area.

【0063】次に、プローブ電極101を右方向へトン
ネル電流によるZ方向のフィードバックをかけて走査し
た。この往路では記録媒体表面の凹凸が検出され、その
凹凸情報が表面凹凸記憶器113に蓄積される。
Next, the probe electrode 101 was scanned in the right direction by feedback in the Z direction by a tunnel current. On this outward path, the unevenness of the surface of the recording medium is detected, and the unevenness information is stored in the surface unevenness storage device 113.

【0064】プローブ電極101が右端に到達し、走査
領域1列分の表面凹凸記憶完了後、Z方向のフィードバ
ックをオフにするとともに、記録媒体の記録最適条件に
合致させるために、先ほど往路で表面凹凸記憶器113
に記憶された記録媒体表面の凹凸情報にオフセット加算
器315からオフセットを加えることにより、プローブ
電極101復路でのプローブ電極101・記録媒体間の
距離を往路より30Å遠ざけてプローブ電極101を上
下に動かしながら左方向へ往路の2倍の速度で走査し
た。同時に、この復路において200Åピッチで情報の
記録を行った。
After the probe electrode 101 reaches the right end and the surface unevenness storage for one row of the scanning region is completed, the feedback in the Z direction is turned off, and in order to match the optimum recording condition of the recording medium, the surface is previously moved in the forward path. Uneven memory 113
By adding an offset from the offset adder 315 to the unevenness information of the surface of the recording medium stored in, the probe electrode 101 is moved up and down with the distance between the probe electrode 101 and the recording medium on the return path of the probe electrode 101 being 30 Å away from the forward path. However, scanning was performed leftward at a speed twice as fast as the outward path. At the same time, information was recorded at a pitch of 200Å on this return path.

【0065】かかる情報の記録は、プローブ電極101
を+側、基板電極122を−側にして、水素含有非晶質
Siに変化が起きるように、波高値5ボルト、パルス幅
1μsecのパルス電圧を印加した。ただしこのときも
実験例1と同様に、記録媒体表面の凹凸情報検出時と記
録時の走査方向が反対向きであるため、表面凹凸とプロ
ーブ電極の上下運動を一致させるように、表面凹凸記憶
器からの位置情報(X方向)が変換されている。また、
本実験例で用いた装置では記録時と再生時の走査方向が
反対向きであるため、記録ビット列が逆向きになるよう
予め記録用情報に処理が施されている。
The recording of such information is performed by the probe electrode 101.
Is set to the + side and the substrate electrode 122 is set to the − side, and a pulse voltage having a peak value of 5 V and a pulse width of 1 μsec is applied so that the hydrogen-containing amorphous Si changes. However, also in this case, as in Experimental Example 1, since the scanning directions at the time of detecting the unevenness information on the surface of the recording medium are opposite to the scanning directions at the time of recording, the surface unevenness storage device is arranged so that the surface unevenness and the vertical movement of the probe electrode coincide with each other. The position information (X direction) from is converted. Also,
In the apparatus used in this experimental example, the scanning direction at the time of recording and the scanning direction at the time of reproducing are opposite to each other, and therefore the recording information is processed in advance so that the recording bit string is in the opposite direction.

【0066】その後、プローブ電極101と基板電極1
22間に読み出し用のバイアス電圧+1Vを印加しなが
ら先ほど書き込んだ記録情報の読み出しを行った。この
とき、記録用パルス電圧を印加した部分は直径10nm
程度の大きさの記録ビットが安定に形成されており、記
録用情報の正確な記録が実行されていることがわかっ
た。すなわち、従来の一般的な記録方法では記録ビット
サイズに大きなばらつきが見られ記録時の正確さに欠け
る点があったが、本発明によれば、記録時の転送レート
を速くでき、なおかつ、適正な記録条件で正確な記録が
可能となった。
After that, the probe electrode 101 and the substrate electrode 1
The recording information previously written was read while applying the reading bias voltage +1 V between 22. At this time, the portion to which the recording pulse voltage is applied has a diameter of 10 nm.
It was found that the recording bits of a certain size were stably formed and that the recording information was accurately recorded. That is, in the conventional general recording method, there is a point that the recording bit size varies greatly and the accuracy in recording is lacking. However, according to the present invention, the transfer rate in recording can be increased, and the recording rate is appropriate. Accurate recording is possible under various recording conditions.

【0067】以上述べてきた実験例3中では、記録時に
記録媒体・プローブ電極間距離を大きくしているがこれ
に限定する必要はなく、記録媒体の記録最適条件に合致
させることが重要である。
In Experimental Example 3 described above, the distance between the recording medium and the probe electrode is increased at the time of recording, but the distance is not limited to this, and it is important to meet the optimum recording condition of the recording medium. ..

【0068】また、記録層としては電気的なスイッチン
グメモリー効果を持つものや電気的に状態変化を発現さ
せられるものであれば上述した実験例に限る事はなく、
その形成方法等もこれに限定されない。
The recording layer is not limited to the above-mentioned experimental examples as long as it has an electrical switching memory effect and can electrically change the state.
The forming method and the like are not limited to this.

【0069】さらには、各実施例において、プローブ電
極を1本として説明したが、記録・再生用のものとトラ
ッキング用のものを各々分けるなど、2本以上としても
良い。
Furthermore, in each embodiment, the probe electrode is described as one, but it is also possible to have two or more, such as one for recording / reproducing and one for tracking.

【0070】次に、本発明の第3の実施例について説明
する。
Next, a third embodiment of the present invention will be described.

【0071】図5は本発明の第3の実施例の構成を示す
ブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the third embodiment of the present invention.

【0072】本実施例は、図1および図3に示した各実
施例と同様に、往走査時にプローブ電極と記録媒体との
位置関係を検出して記憶し、復走査時に記憶された位置
関係を用いて記録を行うものである。図5には、検出さ
れた位置関係を記憶する部分が詳細に示されている。
In this embodiment, like the embodiments shown in FIGS. 1 and 3, the positional relationship between the probe electrode and the recording medium is detected and stored during forward scanning, and the positional relationship stored during backward scanning is stored. Is used for recording. FIG. 5 shows in detail the portion that stores the detected positional relationship.

【0073】図中、501は導電性のプローブ電極、5
02はプローブ電極501をZ方向に駆動する微動駆動
機構である円筒型圧電素子、503は記録媒体である。
円筒型圧電素子502は、図示せぬリニアモーターなど
の粗動駆動機構により任意の記録ビット列にアクセス可
能に構成されている。
In the figure, 501 is a conductive probe electrode, 5
Reference numeral 02 denotes a cylindrical piezoelectric element that is a fine movement driving mechanism that drives the probe electrode 501 in the Z direction, and reference numeral 503 denotes a recording medium.
The cylindrical piezoelectric element 502 is configured so that an arbitrary recording bit string can be accessed by a coarse movement driving mechanism such as a linear motor (not shown).

【0074】通常、プローブ電極501と記録媒体50
3の間には、バイアス回路504によりバイアス電圧が
印加され、トンネル電流または電界放射電流が流れる程
度まで近づけられている。このトンネル電流または電界
放射電流は、電流電圧変換回路505によって電圧変換
された後にZサーボ回路506に入力される。Zサーボ
回路506はトンネル電流または電界放射電流が一定と
なるように距離制御信号S3を出力する。距離制御信号
S3は円筒型圧電素子502の駆動電極である電極50
8に印加される。なお、プローブ電極501には、白金
を機械的に切断し、尖鋭化したものが用いられている。
Usually, the probe electrode 501 and the recording medium 50
A bias voltage is applied by the bias circuit 504 during the period of time 3, and the voltage is brought close to the extent that a tunnel current or a field emission current flows. This tunnel current or field emission current is input to the Z servo circuit 506 after being voltage-converted by the current-voltage conversion circuit 505. The Z servo circuit 506 outputs the distance control signal S3 so that the tunnel current or the field emission current becomes constant. The distance control signal S3 is applied to the electrode 50 which is the drive electrode of the cylindrical piezoelectric element 502.
8 is applied. The probe electrode 501 is made of platinum that is mechanically cut and sharpened.

【0075】記録媒体503としては、特開昭63−1
61552号公報および特開昭63−161553号公
報に開示されているような電圧電流のスイッチング特性
に対し、電気メモリー効果をもつ材料を用いた。これら
は基本的に第1の実施例および第2の実施例での各実験
例にもちいられたものと同様の構成を有するもので、例
えば、基板電極としてガラスや雲母などの平坦な基板上
の金のエピタキシャル成長面を用いる。そして記録媒体
としてスクアリウム−ビス−6−オクチルアズレン(S
OAZ)を用い、ラングミュア・ブロジェット法によ
り、単分子膜2層の累積膜をこの基板電極上に形成した
ものである。
A recording medium 503 is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 63-1.
A material having an electric memory effect was used for the switching characteristics of voltage and current as disclosed in JP 61552 and JP 63-161553 A. These have basically the same configuration as that used in each of the experimental examples of the first and second embodiments. For example, as a substrate electrode, on a flat substrate such as glass or mica. A gold epitaxial growth surface is used. Then, as a recording medium, squarylium-bis-6-octylazulene (S
OAZ) is used to form a cumulative film of two monomolecular films on this substrate electrode by the Langmuir-Blodgett method.

【0076】本実施例における記録は以下のように行わ
れる。
Recording in this embodiment is performed as follows.

【0077】通常、プローブ電極501と記録媒体50
3の間には、バイアス回路504によりバイアス電圧が
印加され、これらはトンネル電流が流れる程度まで近づ
けられている。この状態で記録媒体503の所望の記録
位置までプローブ電極501を移動させ、バイアス回路
504からのバイアス電圧を変調して電気メモリー効果
が生じる閾値電圧をこえる電圧をプローブ電極501と
記録媒体503の間に印加し記録を行う。実際には、プ
ローブ電極501と記録媒体503の間にバイアス回路
504によるバイアス電圧を0.1〜1V程度印加し、
一定のトンネル電流(1pA)が流れる程度まで近づけ
ておく。
Usually, the probe electrode 501 and the recording medium 50
A bias voltage is applied by the bias circuit 504 during the period 3, and these are brought close to each other to the extent that a tunnel current flows. In this state, the probe electrode 501 is moved to a desired recording position on the recording medium 503, the bias voltage from the bias circuit 504 is modulated, and a voltage exceeding the threshold voltage at which the electric memory effect is generated is applied between the probe electrode 501 and the recording medium 503. Is applied to and recording is performed. Actually, a bias voltage of about 0.1 to 1 V is applied by the bias circuit 504 between the probe electrode 501 and the recording medium 503,
It is made close enough to a constant tunnel current (1 pA).

【0078】この状態で記録媒体503の所望の記録位
置間でプローブ電極501を移動させた後、バイアス回
路504によってバイアス電圧を変調し、図4のような
パルス電圧をプローブ電極501と記録媒体503の間
に印加すると、0.7mA程度の電流が流れる大きさ1
0nmφのビットが形成され、パルス電圧の印加後は、
その状態を保持する。そこでこの低抵抗状態にあるビッ
トを“1”に対応づけ、高抵抗状態の“0”と区別す
る。そして記録データに符号器515で“0”,“1”
のデータへのコード化を行い2値化記録を行う。
In this state, after moving the probe electrode 501 between desired recording positions on the recording medium 503, the bias voltage is modulated by the bias circuit 504, and a pulse voltage as shown in FIG. 4 is applied to the probe electrode 501 and the recording medium 503. When applied between the two, the magnitude of a current of about 0.7mA flows 1
A bit of 0 nmφ is formed, and after applying the pulse voltage,
Hold that state. Therefore, the bit in the low resistance state is associated with "1" to distinguish it from "0" in the high resistance state. Then, the encoder 515 adds “0”, “1” to the recorded data.
The data is encoded and the binary recording is performed.

【0079】2値化記録に際して、プローブ電極501
は記録媒体503上を2次元的にXYラスタ走査しなが
ら記録を行う。このとき、Xの往走査(+X方向)時
に、“1”のビットを記録する時のプローブ電極501
と記録媒体503の水平および垂直相対位置を一時スト
アしたのち、復走査(−X方向)時に、Z方向サーボを
切ってストア情報を用いてプローブ電極501を記録媒
体503上で相対移動させ、移動終了後にバイアス回路
504を制御して“1”に対応したビットの記録を行っ
た。
At the time of binary recording, the probe electrode 501
Performs recording while scanning the recording medium 503 two-dimensionally with XY raster. At this time, the probe electrode 501 at the time of recording the bit of "1" in the forward scan of X (+ X direction).
After the horizontal and vertical relative positions of the recording medium 503 are temporarily stored, the Z-direction servo is turned off and the probe electrode 501 is relatively moved on the recording medium 503 by using the stored information at the time of the backward scanning (-X direction). After the end, the bias circuit 504 was controlled to record the bit corresponding to "1".

【0080】本実施例における具体的な記録法について
図5中の各部の動作を示す図6を参照して説明する。
A specific recording method in this embodiment will be described with reference to FIG. 6 showing the operation of each section in FIG.

【0081】本実施例では、往走査(+X方向)のとき
には制御回路510は切替信号S2によりSW回路50
9をA側に切り替える。これにより、プローブ電極50
1と記録媒体503間の距離を決定する制御電圧が印加
される電極508には、Zサーボ回路506によってプ
ローブ電極501の検出電流に応じた距離制御信号S3
が印加され、プローブ電極501と記録媒体503との
間に流れるトンネル電流または電界放射電流が一定に保
たれる。
In this embodiment, during forward scanning (+ X direction), the control circuit 510 causes the switching circuit S2 to switch the SW circuit 50.
9 is switched to the A side. Thereby, the probe electrode 50
1 is applied to the electrode 508 to which a control voltage for determining the distance between the recording medium 503 and the recording medium 503 is applied, the distance control signal S3 according to the detection current of the probe electrode 501 by the Z servo circuit 506.
Is applied, and the tunnel current or field emission current flowing between the probe electrode 501 and the recording medium 503 is kept constant.

【0082】このようにZ方向の高さ制御をしながら1
ラスタの走査(n番目のラスタ)を行う。このとき、制
御回路510は、プローブ電極501が記録媒体503
上の“1”に対応したビット記録位置(図6のX0,Z
0に相当する)にさしかかると、制御信号S1,S4に
よりXY微動駆動回路511のX方向走査信号(X0)
をFILO(First In Last Out)メモリ512(図
1および図3中の表面凹凸記憶器113に相当する)に
ストアさせ、このときの距離制御信号S3の値(Z0)
をFILOメモリ513にストアさせる。
While controlling the height in the Z direction as described above, 1
Raster scanning (nth raster) is performed. At this time, the control circuit 510 determines that the probe electrode 501 has the recording medium 503.
Bit recording position corresponding to the above "1" (X0, Z in FIG. 6)
(Corresponding to 0), the X-direction scanning signal (X0) of the XY fine movement drive circuit 511 is generated by the control signals S1 and S4.
Is stored in a FILO (First In Last Out) memory 512 (corresponding to the surface unevenness storage unit 113 in FIGS. 1 and 3), and the value (Z0) of the distance control signal S3 at this time.
Is stored in the FILO memory 513.

【0083】往走査中、ビット記録位置でこの操作を繰
り返すことでFILOメモリ512,513には1ラス
タ中の“1”に対応したビット数分だけのX方向走査信
号と距離制御信号S3がストアされる。
By repeating this operation at the bit recording position during the forward scanning, the X direction scanning signal and the distance control signal S3 for the number of bits corresponding to "1" in one raster are stored in the FILO memories 512 and 513. To be done.

【0084】プローブ電極501の走査方向が反転され
る復(−X方向)走査時には、SW回路509は制御回
路510が出力する切替信号S2によりB側に切り替え
られる。これにより、電極508には制御回路510の
制御下に置かれるZ駆動回路514の出力が印加され
る。この状態で記録媒体503上に記録ビットが形成さ
れる。このとき、Zサーボ回路506の出力は電極50
8に印加されないため、往走査時のようなプローブ電極
501の高さ制御は行われない。
During the backward (-X direction) scanning in which the scanning direction of the probe electrode 501 is reversed, the SW circuit 509 is switched to the B side by the switching signal S2 output from the control circuit 510. As a result, the output of the Z drive circuit 514 placed under the control of the control circuit 510 is applied to the electrode 508. In this state, recording bits are formed on the recording medium 503. At this time, the output of the Z servo circuit 506 is the electrode 50.
8 is not applied, the height control of the probe electrode 501 as in the forward scan is not performed.

【0085】すなわち、プローブ電極501は復走査時
には、2つのFILOメモリ512,513からのデー
タに従ってオープンループで記録媒体503上の記録位
置に動かされる。
That is, the probe electrode 501 is moved to the recording position on the recording medium 503 in an open loop according to the data from the two FILO memories 512 and 513 during the backward scanning.

【0086】上記のプローブ電極501の駆動制御につ
いて詳しく説明すると、制御回路510はFILOメモ
リ512にストアされた値に基づいてXY微動駆動回路
511を制御し、プローブ電極501を水平方向に動か
す信号(図6のX方向走査信号X1やX0)を出力させ
る。このとき、電極508にはSW回路509を介して
Z駆動回路514の出力が印加されている。プローブ電
極501の水平方向移動時に、制御回路510はZ駆動
回路514にプローブ電極501が十分記録媒体503
から離れるような電圧値Zinitを出力する。水平方向移
動の完了後、制御回路510はFILOメモリ513の
値をZ駆動回路514に出力して(電極508への電圧
値Z1やZ0)、プローブ電極501の高さ方向の制御
を行う。この状態で制御回路510はバイアス回路50
4を変調してパルス電圧を発生し、“1”に対応したビ
ット記録を行う。一つのビット記録完了後、Z駆動回路
514は再びZinitを出力してプローブ電極501を記
録媒体503から離し、FILOメモリ512の次のア
ドレスにストアされたビット記録位置へプローブ電極5
01を移動させて記録を行う。
The drive control of the probe electrode 501 will be described in detail. The control circuit 510 controls the XY fine movement drive circuit 511 on the basis of the value stored in the FILO memory 512, and a signal for moving the probe electrode 501 in the horizontal direction ( The X-direction scanning signals X1 and X0 in FIG. 6 are output. At this time, the output of the Z drive circuit 514 is applied to the electrode 508 via the SW circuit 509. When the probe electrode 501 is moved in the horizontal direction, the control circuit 510 causes the Z drive circuit 514 to ensure that the probe electrode 501 has sufficient recording medium 503.
It outputs a voltage value Zinit that deviates from. After the horizontal movement is completed, the control circuit 510 outputs the value of the FILO memory 513 to the Z drive circuit 514 (voltage values Z1 and Z0 to the electrode 508) to control the probe electrode 501 in the height direction. In this state, the control circuit 510 changes the bias circuit 50.
4 is modulated to generate a pulse voltage, and bit recording corresponding to "1" is performed. After the completion of one bit recording, the Z drive circuit 514 outputs Zinit again to separate the probe electrode 501 from the recording medium 503, and to the bit recording position stored at the next address of the FILO memory 512, the probe electrode 5 is moved.
01 is moved and recording is performed.

【0087】制御回路510は上記のようにして復走査
(−X方向)時に、FILOメモリの値にストアされた
全てのビットが記録された後、Y方向走査信号を変化さ
せてプローブ電極501を次のラスタ(n+1番目のラ
スタ)に移動する。このとき、再びSW回路509をA
側に切り替え、Zサーボ回路506によるプローブ電極
501と記録媒体503間の距離制御を行いながら次の
ラスタの行き走査(+X方向)を開始する。
As described above, the control circuit 510 changes all the bits stored in the value of the FILO memory during the backward scan (-X direction) and then changes the Y direction scan signal to move the probe electrode 501. Move to the next raster (n + 1th raster). At this time, switch the SW circuit 509 to A again.
Then, while the Z servo circuit 506 controls the distance between the probe electrode 501 and the recording medium 503, the forward scan (+ X direction) of the next raster is started.

【0088】本実施例によると、復走査(−X方向)時
における記録のためのプローブ電極501と記録媒体5
03間の相対移動速度がZサーボ回路506の応答周波
数によらないものとなるため、アクチュエータの応答周
波数近くの速度で移動させることができ、記録の高速化
が可能となった。また、FILO型のメモリ機構を用い
たことにより、記憶機構から読み出されるデータの順に
プローブ電極と記録媒体との距離を変化させればよいも
のとなり、装置構成を簡単にすることができた。
According to this embodiment, the probe electrode 501 and the recording medium 5 for recording during the backward scanning (-X direction).
Since the relative movement speed between No. 03 and No. 03 does not depend on the response frequency of the Z servo circuit 506, it is possible to move at a speed close to the response frequency of the actuator, and it is possible to speed up recording. Further, since the FILO type memory mechanism is used, the distance between the probe electrode and the recording medium may be changed in the order of data read from the storage mechanism, and the device configuration can be simplified.

【0089】なお、本発明による記録方法としては、本
実施例に示した様にプローブ電極501が記録媒体50
3上を2次元的にXYラスタ走査するものに限定される
ことなく、例えば円周状にまたスパイラル状にプローブ
電極を動かし、一周毎やブロック毎にプローブ電極50
1と記録媒体503の水平および垂直相対位置をFIL
OまたはFIFO(First In First Out)型のメモ
リに一時ストアしたのち、高さサーボを切ってメモリ情
報を用いてプローブ電極を記録媒体上で相対移動し記録
を行ってもよい。この場合にも記憶機構から読み出され
るデータの順にプローブ電極と記録媒体との距離を変化
させればよいものとなり、装置構成を簡単にすることが
できる。
In the recording method according to the present invention, the probe electrode 501 is used as the recording medium 50 as shown in this embodiment.
The probe electrode 50 is not limited to a two-dimensional XY raster scan on the probe 3, but the probe electrode 50 is moved, for example, in a circular shape or a spiral shape, and the probe electrode
1 and the horizontal and vertical relative positions of the recording medium 503 are FIL.
After temporarily storing in an O or FIFO (First In First Out) type memory, the height servo may be turned off and the probe electrode may be relatively moved on the recording medium using the memory information to perform recording. Also in this case, the distance between the probe electrode and the recording medium may be changed in the order of data read from the storage mechanism, and the device configuration can be simplified.

【0090】図7は、本発明の第4の実施例の構成を示
すブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the fourth embodiment of the present invention.

【0091】本実施例は図5に示した第3の実施例とほ
ぼ同様の構成をとるものであるが、記録に際してプロー
ブ電極により記録媒体の表面を変形させてビット記録を
行うものである。
This embodiment has almost the same structure as that of the third embodiment shown in FIG. 5, but the bit recording is carried out by deforming the surface of the recording medium by the probe electrodes during recording.

【0092】703は記録媒体であり、これに対向する
プローブ電極701が接近して設けられている。プロー
ブ電極701は、第3の実施例における円筒型圧電素子
502(図5参照)と同様のZ微動機構である円筒型圧
電素子702およびプローブ電極701を記録媒体70
2に接近させるための図示せぬステッピングモータ等の
Z粗動機構に取り付けられている。
Reference numeral 703 is a recording medium, and a probe electrode 701 facing the recording medium is provided close to the recording medium. The probe electrode 701 has a cylindrical piezoelectric element 702 and a probe electrode 701 which are the same Z fine movement mechanism as the cylindrical piezoelectric element 502 (see FIG. 5) in the third embodiment.
2 is attached to a Z coarse movement mechanism such as a stepping motor (not shown) for approaching the position 2.

【0093】通常、プローブ電極701と記録媒体70
3の間には、バイアス回路704によるバイアス電圧が
印加され、プローブ電極701と記録媒体703の間に
トンネル電流または電界放射電流が流れる程度まで近づ
けられている。このトンネル電流または電界放射電流
は、電流電圧変換回路705によって電圧に変換された
後に、Zサーボ回路706に入力される。Zサーボ回路
706はトンネル電流または電界放射電流が一定とする
ための距離制御信号S73を出力する。この距離制御信
号S73は円筒型圧電素子702の駆動電極である電極
708に印加される。
Usually, the probe electrode 701 and the recording medium 70 are used.
A bias voltage from the bias circuit 704 is applied between the probe electrodes 3 and 3, and the probe electrodes 701 and the recording medium 703 are brought close to each other to the extent that a tunnel current or a field emission current flows. This tunnel current or field emission current is converted into a voltage by the current-voltage conversion circuit 705 and then input to the Z servo circuit 706. The Z servo circuit 706 outputs a distance control signal S73 for keeping the tunnel current or the field emission current constant. The distance control signal S73 is applied to the electrode 708 which is the drive electrode of the cylindrical piezoelectric element 702.

【0094】本実施例における記録は以下のように行わ
れる。
Recording in this embodiment is performed as follows.

【0095】プローブ電極701と記録媒体703の間
には、上述したようにバイアス回路704によるバイア
ス電圧が印加され、トンネル電流が流れる程度まで近づ
けられている。記録を行う際に制御回路710は、記録
媒体703の所望の記録位置までプローブ電極701を
移動させる。移動終了後、プローブ電極701の水平位
置を固定し、SW回路709をB側に切り替え、かつ、
Z駆動回路714はプローブ電極701を記録媒体70
3に近づける信号を発生させて電極708に印加する。
これによりプローブ電極701は記録媒体703に突き
刺さり、記録媒体703表面を凹状に変形させて記録を
行う。
As described above, the bias voltage by the bias circuit 704 is applied between the probe electrode 701 and the recording medium 703, and they are brought close enough to allow the tunnel current to flow. When performing recording, the control circuit 710 moves the probe electrode 701 to a desired recording position on the recording medium 703. After the movement is completed, the horizontal position of the probe electrode 701 is fixed, the SW circuit 709 is switched to the B side, and
The Z drive circuit 714 connects the probe electrode 701 to the recording medium 70.
A signal approaching 3 is generated and applied to electrode 708.
As a result, the probe electrode 701 pierces the recording medium 703 and deforms the surface of the recording medium 703 into a concave shape for recording.

【0096】本実施例ではプローブ電極701として導
電性を有する硬質の材料であるTiCを電解研磨加工し
て用いた。さらに記録媒体703として雲母上にエピタ
キシャル成長させたAuを用いた。この記録媒体703
上にプローブ電極701を突き刺して大きさ10nm
φ、深さ0.5nmの微小ビットを形成し、記録ビット
とした。この時の凹ビットを“1”に対応づけ、記録媒
体平坦部の“0”と区別する。記録データを符号器71
5で“0”,“1”のデータにコード化を行い2値化記
録を行う。このとき、プローブ電極701は記録媒体7
03上を2次元的にXYラスタ走査しながら記録を行
う。
In this embodiment, as the probe electrode 701, TiC, which is a hard material having conductivity, is electrolytically polished and used. Further, as the recording medium 703, Au epitaxially grown on mica was used. This recording medium 703
The probe electrode 701 is pierced on top and the size is 10 nm.
A minute bit having a φ and a depth of 0.5 nm was formed as a recording bit. The concave bit at this time is associated with "1" to distinguish it from "0" in the flat portion of the recording medium. The recorded data is encoded by the encoder 71.
At 5, the data of "0" and "1" is coded and binarized and recorded. At this time, the probe electrode 701 is attached to the recording medium 7.
Recording is performed while two-dimensional XY raster scanning is performed on 03.

【0097】この記録時においては、図5に示した第3
の実施例と同様に、Xの往走査(+X方向)時に、突き
刺しを行う時のプローブ電極701と記録媒体703の
水平および垂直相対位置を一時ストアしたのち、帰り走
査(−X方向)時に、高さサーボを切ってプローブ電極
701の記録媒体703上での相対移動を行ってからプ
ローブ電極701を突き刺し“1”に対応した凹ビット
の記録を行った。
At the time of this recording, the third data shown in FIG.
In the same way as in the embodiment described above, the horizontal and vertical relative positions of the probe electrode 701 and the recording medium 703 at the time of piercing are temporarily stored in the forward scan of X (+ X direction), and then the return scan (−X direction) is performed. The height servo was turned off and the relative movement of the probe electrode 701 on the recording medium 703 was performed, and then the probe electrode 701 was pierced to record the concave bit corresponding to “1”.

【0098】この具体的な記録法について図7を用いて
説明する。
This specific recording method will be described with reference to FIG.

【0099】本実施例では、往走査(+X方向)時には
SW回路709をA側に切り替え、Z方向の高さ制御を
しながら1ラスタの走査(n番目のラスタ)を行う。こ
のとき、制御回路710は、プローブ電極701が記録
媒体703上で“1”に対応したビット記録位置にさし
かかると、制御信号S71,S74によりXY微動駆動
回路711のX方向走査信号をFILOメモリ712
に、また距離制御信号S73をFILOメモリ713に
ストアさせる。往走査(+X方向)中は、この操作を繰
り返すことで各FILOメモリ712,713には1ラ
スタ中の“1”に対応したビット数分だけのX方向走査
信号と距離制御信号S73がそれぞれストアされる。
In this embodiment, during forward scanning (+ X direction), the SW circuit 709 is switched to the A side, and one raster scanning (nth raster) is performed while controlling the height in the Z direction. At this time, when the probe electrode 701 approaches the bit recording position corresponding to “1” on the recording medium 703, the control circuit 710 sends the X-direction scanning signal of the XY fine movement driving circuit 711 by the control signals S71 and S74.
In addition, the distance control signal S73 is stored in the FILO memory 713. By repeating this operation during the forward scan (+ X direction), the FILO memories 712 and 713 store the X-direction scan signal and the distance control signal S73 for the number of bits corresponding to “1” in one raster, respectively. To be done.

【0100】プローブ電極の走査方向が反転する復走査
(−X方向)時は、SW回路709をB側に切り替え、
記録媒体703上に凹ビットを記録していく。このとき
プローブ電極701の高さを制御するためのサーボ動作
は行われず、プローブ電極701は2つのFILOメモ
リ712,713にストアされたデータにしたがってオ
ープンループで、記録媒体703上の記録位置に動かさ
れる。
During the backward scanning (-X direction) in which the scanning direction of the probe electrode is reversed, the SW circuit 709 is switched to the B side,
The concave bits are recorded on the recording medium 703. At this time, the servo operation for controlling the height of the probe electrode 701 is not performed, and the probe electrode 701 is moved to the recording position on the recording medium 703 in an open loop according to the data stored in the two FILO memories 712 and 713. Be done.

【0101】制御回路711はFILOメモリ712の
値に基づきXY微動駆動回路710を制御し、プローブ
電極701を水平方向に動かす。このときZ駆動電極7
08にはSW回路709を介してZ駆動回路714の出
力が供給されている。
The control circuit 711 controls the XY fine movement drive circuit 710 based on the value of the FILO memory 712 to move the probe electrode 701 in the horizontal direction. At this time, the Z drive electrode 7
08 is supplied with the output of the Z drive circuit 714 via the SW circuit 709.

【0102】制御回路710は、プローブ電極701の
水平方向移動時にはZ駆動回路714にプローブ電極7
01が記録媒体703から十分離れるような電圧値Zin
itを出力させ、プローブ電極701が離れた状態で水平
方向の移動を行う。水平方向移動の完了後、制御回路7
10はFILOメモリ713の値に記録を行うため記録
電圧値(ΔZ)を加算してZ駆動回路714に出力す
る。
The control circuit 710 controls the Z drive circuit 714 when the probe electrode 701 is moved in the horizontal direction.
Voltage value Zin such that 01 is sufficiently separated from the recording medium 703.
It is output, and the probe electrode 701 is moved in the horizontal direction in a separated state. After completion of the horizontal movement, the control circuit 7
Reference numeral 10 adds the recording voltage value (ΔZ) to the value of the FILO memory 713 for recording, and outputs it to the Z drive circuit 714.

【0103】上記のΔZは以下のようにして算出する。
例えば、Z制御機構である円筒型圧電素子702の電圧
−変位特性が0.5nm/Vであり、Zサーボ回路70
6で距離制御を行っているときのプローブ電極−試料間
の距離が1nmと見積もられた場合、深さ0.5nmの
凹形状ビットを作るには3Vの電圧をFILOメモリ7
13の値に加算して与えられる。これにより記録媒体7
02上に“1”に対応した凹ビット記録がなされる。一
つのビット記録が完了すると、Z駆動回路714は再び
Zinitを出力してプローブ電極701を記録媒体703
から離し、FILOメモリ712の次のアドレスにスト
アされているビット記録位置へプローブ電極701を移
動させて記録を行う。
The above ΔZ is calculated as follows.
For example, the cylindrical piezoelectric element 702 which is a Z control mechanism has a voltage-displacement characteristic of 0.5 nm / V, and the Z servo circuit 70
When the distance between the probe electrode and the sample is estimated to be 1 nm when the distance control is performed in No. 6, a voltage of 3 V is applied to the FILO memory 7 to make a concave bit having a depth of 0.5 nm.
It is given by adding to the value of 13. As a result, the recording medium 7
A concave bit recording corresponding to "1" is made on 02. When one bit recording is completed, the Z drive circuit 714 outputs Zinit again to set the probe electrode 701 to the recording medium 703.
Recording is performed by moving the probe electrode 701 to the bit recording position stored in the next address of the FILO memory 712.

【0104】このようにして復走査(−X方向)時に、
FILOメモリの値にストアされている全てのビットに
記録を行った後に、Y方向走査信号を変化させてプロー
ブ電極701を次のラスタ(n+1番目のラスタ)に移
動させる。このとき、再びSW回路709をA側に切り
替え、Zサーボ回路706によりプローブ電極701と
記録媒体703間の距離制御を行いながら次のラスタの
行き走査(+X方向)を開始する。
In this way, during the backward scan (-X direction),
After recording is performed on all the bits stored in the value of the FILO memory, the Y-direction scanning signal is changed to move the probe electrode 701 to the next raster (n + 1th raster). At this time, the SW circuit 709 is switched to the A side again, and while the Z servo circuit 706 controls the distance between the probe electrode 701 and the recording medium 703, the next raster forward scan (+ X direction) is started.

【0105】なお本実施例ではSTMを応用してプロー
ブ電極を記録媒体に突き刺す記録装置を挙げたが、本発
明の概念はこれに限定されることなく、他にAFMなど
記録媒体表面上にプローブ電極を用いて凹凸または電子
状態の変化をnmのオーダーで記録する記録装置にも応
用することが可能である。
In the present embodiment, the recording device in which the probe electrode is pierced into the recording medium by applying the STM has been described, but the concept of the present invention is not limited to this, and the probe may be provided on the surface of the recording medium such as AFM. It can also be applied to a recording device that records irregularities or changes in electronic state on the order of nm using electrodes.

【0106】[0106]

【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、以下に記載するような効果を奏する。
Since the present invention is constructed as described above, it has the following effects.

【0107】請求項1に記載の方法においては、プロー
ブ電極と記録媒体との間の距離についてフィードバック
制御を行うことなく記録が行われるため、記録データの
転送レートを速くすることができ、大容量の情報を迅速
に処理することができる効果がある。
In the method according to the first aspect, since the recording is performed without performing the feedback control on the distance between the probe electrode and the recording medium, the transfer rate of the recording data can be increased and the large capacity can be achieved. There is an effect that the information of can be processed promptly.

【0108】請求項2に記載の方法においては、上記効
果に加えて、記録を行うときのプローブ電極と記録媒体
との間の距離を最適な値とすることができる効果があ
る。
In addition to the above effects, the method according to claim 2 has an effect that the distance between the probe electrode and the recording medium at the time of recording can be set to an optimum value.

【0109】請求項3および請求項4に記載のものにお
いては、上記各効果をそれぞれ備えた情報処理装置を実
現することができる効果がある。
According to the third and fourth aspects, there is an effect that an information processing apparatus having each of the above effects can be realized.

【0110】請求項5および請求項6に記載のものにお
いては、プローブ電極の往復走査を行う情報処理装置お
よび同一方向にプローブ電極を走査する情報処理装置の
装置構成を簡単とすることができる効果がある。
According to the fifth and sixth aspects, it is possible to simplify the device configurations of the information processing device for reciprocating the probe electrode and the information processing device for scanning the probe electrode in the same direction. There is.

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

【図1】本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an exemplary embodiment of the present invention.

【図2】本発明の記録方法を示す図であり、(a)は往
走査時、(b)は復走査時をそれぞれ示している。
FIG. 2 is a diagram showing a recording method of the present invention, in which (a) shows a forward scan and (b) shows a backward scan.

【図3】本発明の第2の実施例の構成を示すブロック図
である。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a second exemplary embodiment of the present invention.

【図4】図1に示した実施例にて記録に用いられる三角
波パルス電圧を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a triangular wave pulse voltage used for recording in the embodiment shown in FIG.

【図5】本発明の第3の実施例の構成を示すブロック図
である。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a third exemplary embodiment of the present invention.

【図6】図5中の各部の動作を示す図である。6 is a diagram showing an operation of each unit in FIG.

【図7】本発明の第4の実施例の構成を示すブロック図
である。
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a fourth exemplary embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101,501,701 プローブ電極 102 XYステージ 103 プローブ電流増幅器 104 Z方向駆動回路 106 電源 107 XY走査回路 108 XY方向微動制御回路 109 粗動機構 110 粗動駆動回路 111 マイクロコンピュータ 112 表示素子 113 表面凹凸記憶器 114 凹凸応答駆動機構 121 基板 122 基板電極 123 記録層 124 記録ビット 315 オフセット加算器 502,702 円筒型圧電素子 503,703 記録媒体 504,704 バイアス回路 505,705 電流電圧変換回路 506,706 Zサーボ機構 509,709 SW回路 510,710 制御回路 511,711 XY微動駆動回路 512,513,712,713 FILOメモリ 514,714 Z駆動回路 S1,S4,S71,S74 制御信号 S2,S72 切替信号 S3,S73 距離制御信号 101, 501, 701 Probe electrode 102 XY stage 103 Probe current amplifier 104 Z direction drive circuit 106 Power supply 107 XY scanning circuit 108 XY direction fine movement control circuit 109 Coarse movement mechanism 110 Coarse movement drive circuit 111 Microcomputer 112 Display element 113 Surface unevenness memory Device 114 Concavo-convex response drive mechanism 121 Substrate 122 Substrate electrode 123 Recording layer 124 Recording bit 315 Offset adder 502,702 Cylindrical piezoelectric element 503,703 Recording medium 504,704 Bias circuit 505,705 Current voltage conversion circuit 506,706 Z servo Mechanism 509,709 SW circuit 510,710 Control circuit 511,711 XY fine movement drive circuit 512,513,712,713 FILO memory 514,714 Z drive circuit S1, S4, S7 , S74 control signal S2, S72 switching signals S3, S73 distance control signal

フロントページの続き (72)発明者 河岸 秀行 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 小口 高弘 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 酒井 邦裕 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 山野 明彦 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 (72)発明者 紫藤 俊一 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 畑中 勝則 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Front page continued (72) Inventor Hideyuki Kawagishi, 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor, Takahiro Oguchi 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Kunihiro Sakai 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Akihiko Yamano 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Invention Shunichi Shito 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Katsunori Hatanaka 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 プローブ電極と対向する記録媒体表面の
凹凸または電子状態の変化を記録情報とし、記録情報の
書き込みは前記プローブ電極を記録媒体に対して走査し
たときにこれらの間に流れるトンネル電流に強弱をつけ
ることによってなされ、記録情報の読み込みは前記トン
ネル電流量を検知することによってなされる情報処理装
置にて行われる記録方法において、 前記プローブ電極の記録媒体に対する走査を記録媒体の
同一領域に対して2度行い、1度目の走査では記録媒体
表面の凹凸を検出し、2度目の走査では1度目の走査で
検出された記録媒体表面の凹凸に応じてプローブ電極と
記録媒体との距離を変化させて記録を行うことを特徴と
する記録方法。
1. The recording information is the unevenness of the surface of the recording medium facing the probe electrode or the change of the electronic state, and the recording information is written by a tunnel current flowing between the probe electrode and the recording medium when the recording medium is scanned. In the recording method performed by the information processing device, which is performed by setting the strength of the probe electrode and reading the recording information by detecting the tunnel current amount, the scanning of the probe electrode with respect to the recording medium is performed in the same area of the recording medium. 2 times, the unevenness on the surface of the recording medium is detected in the first scanning, and the distance between the probe electrode and the recording medium is detected in accordance with the unevenness on the recording medium surface detected in the first scanning in the second scanning. A recording method characterized by changing and recording.
【請求項2】 請求項1記載の記録方法において、 2度目の走査では1度目の走査で検出された記録媒体表
面の凹凸にオフセットを加えてプローブ電極と記録媒体
との距離を変化させることを特徴とする記録方法。
2. The recording method according to claim 1, wherein in the second scanning, an offset is added to the irregularities on the surface of the recording medium detected in the first scanning to change the distance between the probe electrode and the recording medium. Characteristic recording method.
【請求項3】 プローブ電極と対向する記録媒体表面の
凹凸または電子状態の変化を記録情報とし、記録情報の
書き込みは前記プローブ電極を記録媒体に対して走査し
たときにこれらの間に流れるトンネル電流に強弱をつけ
ることによって行い、記録情報の読み込みは前記トンネ
ル電流量を検知することによって行う情報処理装置にお
いて、 前記プローブ電極を記録媒体に対して走査することによ
って得られた記録媒体表面の凹凸情報を記憶する表面凹
凸記憶器と、 前記プローブ電極と記録媒体との距離を変化させる凹凸
応答駆動機構と、 プローブ電極に記録用電圧を印加するための電源と、 前記プローブ電極の記録媒体に対する走査を記録媒体の
同一領域に対して2度行わせ、1度目の走査で記録媒体
表面の凹凸情報を検出して前記表面凹凸記憶器に記憶さ
せ、2度目の走査では凹凸応答駆動機構に表面凹凸記憶
器に記憶された凹凸情報に応じてプローブ電極と記録媒
体との距離を変化させて記録を行わせる制御装置とを有
することを特徴とする情報処理装置。
3. The unevenness of the surface of the recording medium facing the probe electrode or the change of the electronic state is used as the recording information, and the writing of the recording information is carried out by a tunnel current flowing between the probe electrode and the recording medium when the recording medium is scanned. In the information processing device, in which the recording information is read by detecting the tunnel current amount, the unevenness information of the surface of the recording medium obtained by scanning the probe electrode with respect to the recording medium is read. A surface unevenness storage device that stores the data, a unevenness response drive mechanism that changes the distance between the probe electrode and the recording medium, a power supply for applying a recording voltage to the probe electrode, and a scanning of the probe electrode with respect to the recording medium. The same area of the recording medium is performed twice, and the first scan detects the concave and convex information on the surface of the recording medium to detect the surface. A control device that causes the convex-convex storage device to store the recording data in the convex-convex response drive mechanism by changing the distance between the probe electrode and the recording medium according to the concave-convex information stored in the surface concave-convex storage device in the second scan. An information processing device having.
【請求項4】 請求項3に記載の情報処理装置におい
て、 表面凹凸記憶器に記憶される凹凸情報に付加するオフセ
ット量を記憶するオフセット加算器が設けられているこ
とを特徴とする情報処理装置。
4. The information processing apparatus according to claim 3, further comprising an offset adder for storing an offset amount added to the unevenness information stored in the surface unevenness storage unit. ..
【請求項5】 請求項3または請求項4に記載の情報処
理装置において、 表面凹凸記憶器がFILO型の記憶機構によって構成さ
れていることを特徴とする情報処理装置。
5. The information processing device according to claim 3, wherein the surface unevenness storage device is configured by a FILO type storage mechanism.
【請求項6】 請求項3または請求項4に記載の情報処
理装置において、 表面凹凸記憶器がFIFO型の記憶機構によって構成さ
れていることを特徴とする情報処理装置。
6. The information processing apparatus according to claim 3 or 4, wherein the surface unevenness storage unit is configured by a FIFO type storage mechanism.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009074987A (en) * 2007-09-21 2009-04-09 Sii Nanotechnology Inc Scanning probe microscope and surface information measuring method
JP2010066077A (en) * 2008-09-09 2010-03-25 Yokohama National Univ Atomic force microscope

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