JPH07105580A - 情報記録装置 - Google Patents
情報記録装置Info
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- JPH07105580A JPH07105580A JP25030093A JP25030093A JPH07105580A JP H07105580 A JPH07105580 A JP H07105580A JP 25030093 A JP25030093 A JP 25030093A JP 25030093 A JP25030093 A JP 25030093A JP H07105580 A JPH07105580 A JP H07105580A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- recording
- probe
- medium
- thin film
- area
- Prior art date
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- Pending
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B9/00—Recording or reproducing using a method not covered by one of the main groups G11B3/00 - G11B7/00; Record carriers therefor
- G11B9/12—Recording or reproducing using a method not covered by one of the main groups G11B3/00 - G11B7/00; Record carriers therefor using near-field interactions; Record carriers therefor
- G11B9/14—Recording or reproducing using a method not covered by one of the main groups G11B3/00 - G11B7/00; Record carriers therefor using near-field interactions; Record carriers therefor using microscopic probe means, i.e. recording or reproducing by means directly associated with the tip of a microscopic electrical probe as used in Scanning Tunneling Microscopy [STM] or Atomic Force Microscopy [AFM] for inducing physical or electrical perturbations in a recording medium; Record carriers or media specially adapted for such transducing of information
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
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- G11B9/1409—Heads
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Thin Magnetic Films (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】情報記録に用いる記録媒体の、記録層にＡｇ−
Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ等の四元系材料を用い、同記録層を高
融点電極層上に設ける。また同記録媒体を走査型トンネ
ル顕微鏡探針，記録媒体間を流れるトンネル電流による
加熱により局所的に相変化させ、情報の記録を行う。 【効果】１ビット当たりの記録径を数十ｎｍ程度とする
情報記録装置が得られる。
Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ等の四元系材料を用い、同記録層を高
融点電極層上に設ける。また同記録媒体を走査型トンネ
ル顕微鏡探針，記録媒体間を流れるトンネル電流による
加熱により局所的に相変化させ、情報の記録を行う。 【効果】１ビット当たりの記録径を数十ｎｍ程度とする
情報記録装置が得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、大容量の情報を記録す
る装置に関する。
る装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の不揮発性の情報記録装置では、磁
気デイスク，光デイスク等が実用化されている。近年、
これらの情報記録装置とは全く異なる、情報記録方式と
して、走査型トンネル顕微鏡を初めとするプローブ顕微
鏡を用いた情報記録装置の研究が進められている。
気デイスク，光デイスク等が実用化されている。近年、
これらの情報記録装置とは全く異なる、情報記録方式と
して、走査型トンネル顕微鏡を初めとするプローブ顕微
鏡を用いた情報記録装置の研究が進められている。
【０００３】走査型トンネル顕微鏡を用いた情報記録装
置については、例えば、特開平1−53363 号公報に示さ
れている。この発明では、特に記録媒体として（１）ガ
ラス系アモルファス半導体，（２）テトラキノジメタン
（ＴＣＮＱ）及びＴＣＮＱ誘導体，（３）アモルファス
シリコン，（４）パイ電子準位をもつ群とアルファ電子
準位のみを有する群を併有する分子を電極上に積層した
ものを挙げている。このような電気メモリ効果をもつ記
録媒体を用いた記録装置において、最近、情報の書き換
えが原理的に可能な記録方式が提案されている。特開平
4−315837 号公報には、記録媒体に、例えば、ゲルマニ
ウム・アンチモン・テルル合金を用いた、書き換え可能
な情報記録装置について記述してある。この発明では、
媒体にトンネル電流を流すことにより記録媒体の局所加
熱を行い、冷却する過程で非晶質相から結晶相へ、また
結晶相から非晶質相への相変化を行い、情報を記録する
方式が示されている。
置については、例えば、特開平1−53363 号公報に示さ
れている。この発明では、特に記録媒体として（１）ガ
ラス系アモルファス半導体，（２）テトラキノジメタン
（ＴＣＮＱ）及びＴＣＮＱ誘導体，（３）アモルファス
シリコン，（４）パイ電子準位をもつ群とアルファ電子
準位のみを有する群を併有する分子を電極上に積層した
ものを挙げている。このような電気メモリ効果をもつ記
録媒体を用いた記録装置において、最近、情報の書き換
えが原理的に可能な記録方式が提案されている。特開平
4−315837 号公報には、記録媒体に、例えば、ゲルマニ
ウム・アンチモン・テルル合金を用いた、書き換え可能
な情報記録装置について記述してある。この発明では、
媒体にトンネル電流を流すことにより記録媒体の局所加
熱を行い、冷却する過程で非晶質相から結晶相へ、また
結晶相から非晶質相への相変化を行い、情報を記録する
方式が示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記の非晶質相，結晶
相間での相変化は、記録媒体を局所加熱することにより
行う。その過程で媒体は一時的，局所的に液化される。
このような媒体の相変化による情報の記録，消去を繰返
し行うことにより、媒体は徐々に流動して膜厚の薄い部
分ができ、約千回程度の情報書き換え操作により相変化
の機能を失う。
相間での相変化は、記録媒体を局所加熱することにより
行う。その過程で媒体は一時的，局所的に液化される。
このような媒体の相変化による情報の記録，消去を繰返
し行うことにより、媒体は徐々に流動して膜厚の薄い部
分ができ、約千回程度の情報書き換え操作により相変化
の機能を失う。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明では、プローブ顕
微鏡を用いた情報記録装置において、情報記録媒体に相
変化記録薄膜と導電性薄膜を積層したもの、もしくは導
電性基板上に相変化記録薄膜を形成したものを用いた。
微鏡を用いた情報記録装置において、情報記録媒体に相
変化記録薄膜と導電性薄膜を積層したもの、もしくは導
電性基板上に相変化記録薄膜を形成したものを用いた。
【０００６】前記相変化記録薄膜に遷移金属元素を含
み、かつ、インジウム（Ｉｎ）とゲルマニウム（Ｇｅ）
の内の少なくとも一方と、アンチモン(Ｓｂ）とテルル
(Ｔｅ）とを含有した材料を用いた。
み、かつ、インジウム（Ｉｎ）とゲルマニウム（Ｇｅ）
の内の少なくとも一方と、アンチモン(Ｓｂ）とテルル
(Ｔｅ）とを含有した材料を用いた。
【０００７】前記導電性薄膜または導電性基板に高融点
金属もしくは高融点金属を含む合金を用いた。
金属もしくは高融点金属を含む合金を用いた。
【０００８】前記相変化記録薄膜に含まれる遷移金属元
素をクロム(Ｃｒ)，コバルト(Ｃｏ)，ニッケル（Ｎ
ｉ），鉄（Ｆｅ），銀（Ａｇ），銅（Ｃｕ）の内の少な
くとも一つとした。
素をクロム(Ｃｒ)，コバルト(Ｃｏ)，ニッケル（Ｎ
ｉ），鉄（Ｆｅ），銀（Ａｇ），銅（Ｃｕ）の内の少な
くとも一つとした。
【０００９】
【作用】本発明によれば、情報記録媒体に記録層と導電
層の積層膜、もしくは導電性基板上に記録層を形成した
ものを用いることで、記録媒体の導電率を向上させるこ
とが出来る。
層の積層膜、もしくは導電性基板上に記録層を形成した
ものを用いることで、記録媒体の導電率を向上させるこ
とが出来る。
【００１０】導電層および導電性基板に高融点金属もし
くは高融点金属を含む合金を用いることにより、情報の
記録時，消去時の媒体加熱による、記録層導電層間の原
子の拡散を防ぐことが出来る。
くは高融点金属を含む合金を用いることにより、情報の
記録時，消去時の媒体加熱による、記録層導電層間の原
子の拡散を防ぐことが出来る。
【００１１】記録層に、Ｉｎおよび／またはＧｅと、Ｓ
ｂとＴｅとを含有した材料を用いることにより、記録層
が、結晶相，非結晶相の二つの安定状態を持つ。
ｂとＴｅとを含有した材料を用いることにより、記録層
が、結晶相，非結晶相の二つの安定状態を持つ。
【００１２】記録層が遷移金属を含むことにより、記録
層内に高融点の遷移金属テルル化物または遷移金属アン
チモン化物の結晶が部分的に形成される。この結晶によ
り、情報の記録時，消去時における記録層の流動を防ぐ
ことが出来る。
層内に高融点の遷移金属テルル化物または遷移金属アン
チモン化物の結晶が部分的に形成される。この結晶によ
り、情報の記録時，消去時における記録層の流動を防ぐ
ことが出来る。
【００１３】
【実施例】図１に記録媒体の例を示す。図１（ａ）は、
基板１に、例えば、ディスク状の酸化物ガラス基板を用
い、基板上に電極層２としてモリブデン薄膜をスパッタ
リング法により形成し、電極層２上に相変化記録層３と
して、例えば、Ａｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ薄膜を、スパッ
タリング法により形成したものである。記録層３の形成
のためのスパッタリングに用いるターゲットは、Ａｇ，
Ｉｎ，Ｓｂ，Ｔｅ元素をそれぞれ所定の組成で混ぜ合わ
せ溶融した後、粉末にして焼結したターゲットを用い
る。図１（ｂ）は、基板１に、例えば、モリブデン製の
基板を用い、基板１上に相変化記録薄膜３として、例え
ば、Ａｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ薄膜をスパッタリング法に
より形成したものである。
基板１に、例えば、ディスク状の酸化物ガラス基板を用
い、基板上に電極層２としてモリブデン薄膜をスパッタ
リング法により形成し、電極層２上に相変化記録層３と
して、例えば、Ａｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ薄膜を、スパッ
タリング法により形成したものである。記録層３の形成
のためのスパッタリングに用いるターゲットは、Ａｇ，
Ｉｎ，Ｓｂ，Ｔｅ元素をそれぞれ所定の組成で混ぜ合わ
せ溶融した後、粉末にして焼結したターゲットを用い
る。図１（ｂ）は、基板１に、例えば、モリブデン製の
基板を用い、基板１上に相変化記録薄膜３として、例え
ば、Ａｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ薄膜をスパッタリング法に
より形成したものである。
【００１４】図２に、図１（ａ）で示した記録媒体を用
いた、走査型トンネル顕微鏡による記録方式を示す。図
中の記録層３は、初期化状態として結晶相になってい
る。この記録媒体上に走査型トンネル顕微鏡探針１０を
近づけ、探針−記録媒体間に、バイアス電源１５により
所定のバイアス電圧ａを加え、このとき所定のトンネル
電流ｂが流れるようにサーボ回路１２により探針１０の
位置を制御する。この状態で記録信号発生回路１１によ
り探針−記録媒体間に電圧ａより大きな所定の電圧ｃ
を、所定の時間ｄだけ印加する。この時探針−記録媒体
間には、トンネル電流ｂより大きなトンネル電流ｅが流
れ、記録媒体は、このトンネル電流ｅにより局所的に所
定の温度ｆ以上に加熱される。加熱された部分は、冷却
される過程で非晶質化し、非晶質化された部分４を
‘１’，結晶相の部分を‘０’として情報の記録が行わ
れる。
いた、走査型トンネル顕微鏡による記録方式を示す。図
中の記録層３は、初期化状態として結晶相になってい
る。この記録媒体上に走査型トンネル顕微鏡探針１０を
近づけ、探針−記録媒体間に、バイアス電源１５により
所定のバイアス電圧ａを加え、このとき所定のトンネル
電流ｂが流れるようにサーボ回路１２により探針１０の
位置を制御する。この状態で記録信号発生回路１１によ
り探針−記録媒体間に電圧ａより大きな所定の電圧ｃ
を、所定の時間ｄだけ印加する。この時探針−記録媒体
間には、トンネル電流ｂより大きなトンネル電流ｅが流
れ、記録媒体は、このトンネル電流ｅにより局所的に所
定の温度ｆ以上に加熱される。加熱された部分は、冷却
される過程で非晶質化し、非晶質化された部分４を
‘１’，結晶相の部分を‘０’として情報の記録が行わ
れる。
【００１５】記録の消去を行うときは、探針１０を記録
層３中の非晶質化された部分４の上に走査回路１８によ
り移動し、探針−媒体間に所定の電圧ｇを所定の時間ｈ
だけ印加する。この電圧印加により流れるトンネル電流
ｉにより、媒体を融点には達しない程度に加熱する。加
熱された部分は、結晶相になる。また、この記録時およ
び消去時の記録層の加熱において電極層２も加熱され
る。電極層２は、高融点金属のモリブデンにより形成さ
れているため、探針−媒体間への電圧ｃ，ｇの印加によ
るトンネル電流による加熱において、記録層３，電極層
２間の原子の混合による記録層３の劣化を抑えることが
できる。
層３中の非晶質化された部分４の上に走査回路１８によ
り移動し、探針−媒体間に所定の電圧ｇを所定の時間ｈ
だけ印加する。この電圧印加により流れるトンネル電流
ｉにより、媒体を融点には達しない程度に加熱する。加
熱された部分は、結晶相になる。また、この記録時およ
び消去時の記録層の加熱において電極層２も加熱され
る。電極層２は、高融点金属のモリブデンにより形成さ
れているため、探針−媒体間への電圧ｃ，ｇの印加によ
るトンネル電流による加熱において、記録層３，電極層
２間の原子の混合による記録層３の劣化を抑えることが
できる。
【００１６】一方、上記とは逆に、記録用薄膜の大部分
を非晶質状態としておき、部分的に結晶化させて記録す
ることも可能である。
を非晶質状態としておき、部分的に結晶化させて記録す
ることも可能である。
【００１７】結晶化する電流と非晶質化する電流の間で
情報信号に従って電流を変化させ、消去せずに重ね書き
することによって情報を書き換えることもできる。
情報信号に従って電流を変化させ、消去せずに重ね書き
することによって情報を書き換えることもできる。
【００１８】記録の読み出しは、非晶質相，結晶相間の
導電率の違いをトンネル電流の変化により検出すること
により行う。
導電率の違いをトンネル電流の変化により検出すること
により行う。
【００１９】Ａｇの含有量は、３原子％から４０原子％
の範囲で良好な記録，消去特性が得られた。Ａｇが多す
ぎる場合は、消え残りが多くなり、少なすぎる場合は、
繰返し書き換えにより読み出し信号のＳＮ比が低下し
た。Ａｇの含有量が１５原子％以上４０原子％以下であ
ればさらに良好な特性が得られた。
の範囲で良好な記録，消去特性が得られた。Ａｇが多す
ぎる場合は、消え残りが多くなり、少なすぎる場合は、
繰返し書き換えにより読み出し信号のＳＮ比が低下し
た。Ａｇの含有量が１５原子％以上４０原子％以下であ
ればさらに良好な特性が得られた。
【００２０】Ｔｅの含有量は、３０原子％以上５５原子
％以下の範囲で良好な特性が得られた。Ｔｅが多すぎる
と消え残りが生じやすく、少なすぎると非晶質化が困難
であった。
％以下の範囲で良好な特性が得られた。Ｔｅが多すぎる
と消え残りが生じやすく、少なすぎると非晶質化が困難
であった。
【００２１】残りのＩｎとＳｂは、その含有量の比が、
１：１から１：４の範囲であるのが好ましく、１：１.
５ から１：３の範囲であればさらに好ましい。これら
の範囲から外れると消え残りが多くなる。
１：１から１：４の範囲であるのが好ましく、１：１.
５ から１：３の範囲であればさらに好ましい。これら
の範囲から外れると消え残りが多くなる。
【００２２】Ａｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ薄膜のＩｎの一部
または全部をＧｅに置換し、Ａｇの一部または全部をＣ
ｒ，Ｃｏ，Ｎｉ，ＦｅおよびＣｕのうち少なくとも一元
素で置換しても同様な結果が得られる。
または全部をＧｅに置換し、Ａｇの一部または全部をＣ
ｒ，Ｃｏ，Ｎｉ，ＦｅおよびＣｕのうち少なくとも一元
素で置換しても同様な結果が得られる。
【００２３】なお、相変化記録層が、上記以外の元素を
少量（通常は１０原子％以下）含んでも諸特性への悪影
響は少ないので差し支えない。
少量（通常は１０原子％以下）含んでも諸特性への悪影
響は少ないので差し支えない。
【００２４】記録層上に珪素，Ｇｅなどの、記録層より
融点が高い半導体を７０原子％または７０モル％以上含
む保護層を形成すると、さらに書き換え可能回数が増し
た。この層の膜厚は、５ｎｍ以上２００ｎｍ以下で効果
が顕著であり、再生信号も良好であった。
融点が高い半導体を７０原子％または７０モル％以上含
む保護層を形成すると、さらに書き換え可能回数が増し
た。この層の膜厚は、５ｎｍ以上２００ｎｍ以下で効果
が顕著であり、再生信号も良好であった。
【００２５】
【発明の効果】本発明によれば、Ａｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔ
ｅ系材料等の非晶質層，結晶相間の導電率の違い、か
つ、両者間の変換における安定性を利用し記録媒体に用
い、走査型トンネル顕微鏡により情報記録を行うことで
高密度書換え可能な情報記録装置を提供することができ
る。
ｅ系材料等の非晶質層，結晶相間の導電率の違い、か
つ、両者間の変換における安定性を利用し記録媒体に用
い、走査型トンネル顕微鏡により情報記録を行うことで
高密度書換え可能な情報記録装置を提供することができ
る。
【図１】記録媒体の構成を示す斜視図。
【図２】走査型トンネル顕微鏡を利用した情報記録装置
のブロック図。
のブロック図。
１…基板、２…電極層、３…記録層。
Claims (4)
- 【請求項１】探針電極を試料に近づけることにより、前
記探針電極と前記試料間を流れるトンネル電流もしく
は、前記探針電極と前記試料間に加わる原子間力により
試料の導電率，形状等を観察するプローブ顕微鏡を用い
た情報記録装置において、記録媒体に導電性薄膜と相変
化記録薄膜との積層膜または、導電性基板上に前記相変
化記録薄膜を形成したものを用いることを特徴とする情
報記録装置。 - 【請求項２】請求項１において、前記相変化記録薄膜が
遷移金属元素を３原子％以上４０原子％以下含み、イン
ジウムおよび／またはゲルマニウムとアンチモンとテル
ルとを含む情報記録装置。 - 【請求項３】請求項１において、前記導電性薄膜および
前記導電性基板が、モリブデン，タングステン，タンタ
ル，レニウム，ニオビウム等の高融点金属もしくは、前
記高融点金属を含む合金よりなる情報記録装置。 - 【請求項４】請求項２において、前記相変化記録膜に含
まれる遷移金属元素が、クロム，コバルト，ニッケル，
鉄，銀，銅の内の少なくとも一者である情報記録装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25030093A JPH07105580A (ja) | 1993-10-06 | 1993-10-06 | 情報記録装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25030093A JPH07105580A (ja) | 1993-10-06 | 1993-10-06 | 情報記録装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07105580A true JPH07105580A (ja) | 1995-04-21 |
Family
ID=17205861
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25030093A Pending JPH07105580A (ja) | 1993-10-06 | 1993-10-06 | 情報記録装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07105580A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002530789A (ja) * | 1998-11-17 | 2002-09-17 | コミツサリア タ レネルジー アトミーク | 第１物理状態と第２物理状態とのいずれかをなす各領域からなる並びを有した材料を備えてなる情報媒体に対しての書込および読取方法 |
| US6507553B2 (en) | 1995-07-24 | 2003-01-14 | General Nanotechnology Llc | Nanometer scale data storage device and associated positioning system |
| US6724712B2 (en) * | 1995-07-24 | 2004-04-20 | General Nanotechnology Llc | Nanometer scale data storage device and associated positioning system |
| JP2006516171A (ja) * | 2002-10-15 | 2006-06-22 | ナノチップ インコーポレイテッド | 高密度データ記憶用原子プローブおよび媒体 |
| JP2008052892A (ja) * | 2006-08-24 | 2008-03-06 | Samsung Electronics Co Ltd | 高密度データ格納装置及びその記録／再生方法 |
| US9075082B2 (en) | 2002-03-07 | 2015-07-07 | Victor B. Kley | Fluid delivery for scanning probe microscopy |
| US10610995B2 (en) | 1998-01-21 | 2020-04-07 | Victor B. Kley | Method and apparatus for nanolapping |
-
1993
- 1993-10-06 JP JP25030093A patent/JPH07105580A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6507553B2 (en) | 1995-07-24 | 2003-01-14 | General Nanotechnology Llc | Nanometer scale data storage device and associated positioning system |
| US6724712B2 (en) * | 1995-07-24 | 2004-04-20 | General Nanotechnology Llc | Nanometer scale data storage device and associated positioning system |
| US7535817B2 (en) * | 1995-07-24 | 2009-05-19 | General Nanotechnology, L.L.C. | Nanometer scale data storage device and associated positioning system |
| US10610995B2 (en) | 1998-01-21 | 2020-04-07 | Victor B. Kley | Method and apparatus for nanolapping |
| JP2002530789A (ja) * | 1998-11-17 | 2002-09-17 | コミツサリア タ レネルジー アトミーク | 第１物理状態と第２物理状態とのいずれかをなす各領域からなる並びを有した材料を備えてなる情報媒体に対しての書込および読取方法 |
| US9075082B2 (en) | 2002-03-07 | 2015-07-07 | Victor B. Kley | Fluid delivery for scanning probe microscopy |
| JP2006516171A (ja) * | 2002-10-15 | 2006-06-22 | ナノチップ インコーポレイテッド | 高密度データ記憶用原子プローブおよび媒体 |
| JP2008052892A (ja) * | 2006-08-24 | 2008-03-06 | Samsung Electronics Co Ltd | 高密度データ格納装置及びその記録／再生方法 |
| US7911928B2 (en) | 2006-08-24 | 2011-03-22 | Samsung Electronics Co., Ltd. | High density data storage device and data recording or reproduction method using the same |
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