JPH07121917A - 記録媒体、その製造方法、及び該記録媒体を用いた記録・再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 素子分離が微細になされ、素子密度の高い記
録媒体を提供する。 【構成】 基板１上に支持電極２を介して電気メモリー
効果を有する記録層３が形成され、該記録層３上に、電
子線照射により形成された堆積物パターン４により分離
された複数の上部電極６が設けられている。各上部電極
６に対応してＭＩＭ構造のスイッチング素子が構成され
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、有機物絶縁層を有する
Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ（ＭＩ
Ｍ）型スイッチング素子より構成された記録媒体、その
製造方法及び該記録媒体を備えた記録・再生装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】有機物絶縁層を一対の電極でサンドイッ
チしたＭＩＭ型構造素子において、新規なスイッチング
特性が発現することが見出され、特開昭６３−９６９５
６号公報には、かかる特性に因るスイッチング素子が提
示されている。このスイッチング素子において、具体的
には、有機物絶縁層として、例えばラングミュラーブロ
ジェット法（ＬＢ法）により形成したπ電子準位を持つ
群と６電子準位のみを有する群を併用する分子を積層し
た絶縁性もしくは半絶縁性を示す有機単分子膜あるいは
その累積膜を用いている。また、支持電極及び上部電極
については、導電性を有する材料、例えばＡｕ、Ｐｔ、
Ａｇ、Ｐｄ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂなどの金属や、こ
れらの合金さらにはグラファイトやシリサイドまたさら
にはＩＴＯ等の導電性酸化物といった数多くの材料を用
い、公知の薄膜形成技術、例えば真空蒸着−ＥＢ蒸着法
−スパッタ法などを利用して電極膜形成を行っている。

【０００３】一方、上述したような素子の特性を利用し
た記録再生装置の開発が試みられている。例えば、特開
平３−７１４５３号公報には、上述したようなスイッチ
ング素子を、同一基板上に複数個設けてなる記録媒体を
備えた記録・再生装置が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したような装置の
記録媒体では、スイッチング素子間を分離するために例
えばＦＩＢ技術、ＩＢＥ技術、フォトリソグラフィ技術
を個別あるいは複合して用いた微細加工プロセスが利用
されている。しかしながら、フォトリソグラフィ技術に
よる、微細加工を用いた場合のラインまたはスペース幅
は１００ｎｍ程度が限界であり、この限界は、ＲＩＢＥ
加工や、ＦＩＢによるドーピングを利用した微細加工技
術の場合でも、同程度であり、記録媒体において充分な
素子密度を得ることができなかった。また、上述した微
細加工技術を用いた素子分離のプロセスは、極めて複雑
であり、実用上問題があった。

【０００５】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
ので、その課題とするところは、種々の記録・再生装置
に適用され得るメモリ素子、特にＭＩＭ構造のスイッチ
ング素子を備えた記録媒体であって、素子間の分離がフ
ォトリソグラフィ、ＦＩＢ、ＲＩＢＥ等の技術を適用し
た場合に比べて極めて微細になされ、素子密度の高い記
録媒体、その製造方法、更には該記録媒体を用いた記録
・再生装置を提供することである。

【０００６】

【発明を解決するための手段及び作用】本発明の記録媒
体は、基板と、該基板上に形成された支持電極と、該支
持電極上に形成された電気メモリー効果を有する記録層
と、該記録層上に相互に所定の距離を介して分離された
複数個の上部電極を具備し、各上部電極に対応してスイ
ッチング素子が構成された記録媒体であって、前記上部
電極の夫々は、前記電気メモリー効果を有する層の上面
に電子線を照射することで形成された堆積物パターンに
よって分離されていることを特徴とする記録媒体であ
る。

【０００７】一方、本発明の記録媒体の製造方法は、基
板上に支持電極層を形成する工程と、前記支持電極層上
に電気メモリー効果を有する記録層を形成する工程と、
前記記録層上に所定のパターンで電子線を照射し、該パ
ターンの堆積物層を形成する工程と、前記記録層上の堆
積物層のパターンで区分された複数の領域の夫々に上部
電極を形成する工程と、を具備する。

【０００８】以下、図面を参照して本発明の記録媒体を
本発明の方法に沿って説明する。

【０００９】まず、図１（ａ）に示す如く、適切な表面
処理がなされたガラス等の材料からなる基板１上に適切
な電極材料を所定の厚みに真空蒸着法等により製膜して
支持電極層２を形成し、続いて支持電極層２上に、好ま
しくは有機化合物を所定の厚みに製膜して、記録層３
（絶縁層）を形成する。

【００１０】ここで、記録層３として、例えば有機化合
物の単分子膜あるいはその累積膜を適用することができ
る。かかる単分子膜や累積膜の形成は、後述するような
ラングミュア−ブロジェット（ＬＢ）法により行うこと
が特に好ましい。

【００１１】次に、図１（ｂ）に示す如く、記録層３の
上面に、電子線を適切に走査しながら照射し雰囲気中に
存在する任意の元素、即ちコンタミネーションを堆積さ
せ、所定幅のライン及びスペースからなる素子分離用の
パターン４を形成する。

【００１２】ここで、電子レンズを用いて絞ることの可
能な電子線の直径は約０．５〜１００ｎｍ程度であり、
この範囲の線幅（断面）を有するパターンを形成するこ
とができる。また、電子線の径や位置は、電気的に自在
に走査することが可能であり、更に電子線の走査速度、
当該工程を行う装置の真空度を変化させることにより、
パターン４のライン部の高さを自在に制御することがで
き、様々な形状の複雑で且つ微細なパターンを得ること
ができる。

【００１３】一方、パターン４を構成する元素について
は、一般的にはカーボンであるが、当該工程の雰囲気を
厳格に制御することにより、最終的に得ようとする素子
の性能に応じて、様々な元素とすることができる。

【００１４】次いで、図１（ｃ）に示す如くパターン４
形成後の支持電極３上に適切な電極材料を真空蒸着法等
により所定の厚みに製膜して薄膜５を形成する。続い
て、図１（ｄ）に示す如く、薄膜５の膜厚を選択的に調
整して、パターン４の各ラインで区分された領域に相互
に分離された上部電極６を得る。

【００１５】こうして、本発明の記録媒体が形成され
る。

【００１６】当該記録媒体では、堆積物パターン４の各
ラインで分離された上部電極６に対応して、ＭＩＭ構造
のスイッチング素子が構成されている。

【００１７】当該記録媒体では、上述したように、堆積
物パターンを形成する際に記録層に照射する電子線の直
径は、約０．５ｎｍ〜１００ｎｍであり、この範囲の幅
のラインで素子が分離されている為、大幅に素子密度が
高められている。また、電子線の径及び、電子線の位置
は、電気的コントロールにより自在に走査が可能であ
り、更に、電子線の走査速度または装置中の真空度を変
化させることにより、堆積物パターンのライン部の高さ
も容易に制御可能であり、複雑で且つ微細な堆積物パタ
ーンを備え、複雑な素子分離及び配置が実現されてい
る。

【００１８】本発明の記録媒体では、電気メモリー効果
を有する記録層として、前述したように、有機化合物の
単分子膜あるいはその単分子膜を順次積層した累積膜を
適用することが好ましい。更にこの場合、π電子準位を
持つ群とσ電子準位のみを有する群を併用する分子から
なる有機単分子膜あるいは有機累積膜を用いることが特
に好ましい。

【００１９】一般に有機材料のほとんどは絶縁性もしく
は半絶縁性を示すことから、本発明に於て、適用可能な
π電子準位を持つ群を有する有機材料は著しく多岐にわ
たる。

【００２０】本発明に好適なπ電子系を有する色素の構
造として例えば、フタロシアニン、テトラフェニルポル
フィリン等のポルフィリン骨格を有する色素、スクアリ
リウム基及びクロコニックメチン基を結合鎖として持つ
アズレン系色素及びキノリン、ベンゾチアゾール、ベン
ゾオキサゾール等の２個の含窒素複素環をスクアリリウ
ム基及びクロコニックメチン基により結合したシアニン
系類似の色素、またはシアニン色素、アントラセン及び
ピレン等の縮合多環芳香族、及び芳香環及び複素環化合
物が重合した鎖状化合物及びジアセチレン基の重合体、
更にはテトラシアノキノジメタンまたはテトラチアフル
バレンの誘導体及びその類縁体及びその電荷移動錯体、
また更にはフェロセン、トリスビピリジンルテニウム錯
体等の金属錯体化合物が挙げられる。

【００２１】本発明に好適な高分子材料としては、例え
ばポリアクリル酸誘導体等の付加重合体、ポリイミド等
の縮合重合体、ナイロン等の開環重合体、バクテリオロ
ドプシン等の生体高分子が挙げられる。

【００２２】このような有機化合物からなる記録層の形
成に関しては、具体的には蒸着法やクラスターイオンビ
ーム法等の適用も可能であるが、制御性、容易性そして
再現性から公知の従来技術の中ではＬＢ法が極めて好適
である。

【００２３】このＬＢ法によれば、１分子中に疎水性部
位と親水性部位とを有する有機化合物の単分子膜または
その累積膜を基板上に容易に形成することができ、分子
オーダーの厚みを有し、かつ大面積にわたって均一、均
質な有機超薄膜を安定に供給することができる。

【００２４】ＬＢ法は分子内に親水性部位と疎水性部位
とを有する構造の分子において、両者のバランス（両親
媒性のバランス）が適度に保たれている時、分子は水面
上で親水性基を下に向けて単分子の層になることを利用
して単分子膜またはその累積膜を作製する方法である。

【００２５】疎水性部位を構成する基としては、一般に
広く知られている飽和及び不飽和炭化水素基や縮合多環
芳香族基及び鎖状多環フェニル基等の各種疎水基が挙げ
られる。これらは各々単独またはその複数が組み合わさ
れて疎水性部位を構成する。一方、親水性部位の構成要
素として最も代表的なものは、例えばカルボキシル基、
エステル基、酸アミド基、イミド基、ヒドロキシル基、
更にはアミノ基、（１、２、３級及び４級）等の親水性
基等が挙げられる。これらも各々単独またはその複数が
組み合わされて上記分子の親水性部分を構成する。

【００２６】これらの疎水性基と親水性基をバランス良
く併有しており、水面上で単分子膜を形成することが可
能であり、好ましくは上述したπ電子系を有する分子で
あれば、本発明の記録媒体に対して極めて好適な材料と
なる。

【００２７】本発明の記録媒体の記録層に適用可能であ
り、ＬＢ法により単分子膜または累積膜を形成し得る材
料の具体例としては、例えば下記の如き分子等が挙げら
れる。

【００２８】〈有機材料〉 （Ｉ）クロコニックメチン色素

【００２９】

【外１】

【００３０】

【外２】

【００３１】

【外３】

【００３２】ここでＲ₁ は前述のσ電子準位をもつ群に
相当したもので、しかも水面上で単分子膜を形成しやす
くするために導入された長鎖アルキル基で、その炭素数
ｎは５≦ｎ≦３０が好適である。

【００３３】（ＩＩ）スクアリリウム色素 （Ｉ）で挙げた化合物のクロコニックメチン基を下記の
構造を持つスクアリリウム基で置き換えた化合物。

【００３４】

【外４】

【００３５】（ＩＩＩ）ポルフィリン系化合物

【００３６】

【外５】 Ｒ₁₁，Ｒ₁₂，Ｒ₁₃，Ｒ₁₄＝Ｈ，

【００３７】

【外６】 −ＯＣ₅ Ｈ₁₁，−Ｃ（ＣＨ₃ ）₃ ，−ＣＨ₂ ＮＨ₃ Ｈ₇ Ｍ＝Ｈ₂ ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｌ−Ｃｌ及び希土類金属イオ
ン

【００３８】

【外７】 Ｒ＝ＯＣＨ（ＣＯＯＨ）Ｃ_n Ｈ_2n+1 ５≦ｎ≦２５ Ｍ＝Ｈ₂ ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ａｌ−Ｃｌ 及び希土類金属イオン

【００３９】

【外８】 Ｒ＝Ｃ_n Ｈ_2n+1 ５≦ｎ≦２５ Ｍ＝Ｈ₂ ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ａｌ−Ｃｌ 及び希土類金属イオン

【００４０】Ｒは単分子膜を形成しやすくするために導
入されたもので、ここで挙げた置換基に限るものではな
い。また、Ｒ₁ 〜Ｒ₄ 、Ｒは前述したσ電子準位をもつ
群に相当している。

【００４１】（ＩＶ）縮合多環芳香族化合物

【００４２】

【外９】

【００４３】（Ｖ）ジアセチレン化合物

【００４４】

【外１０】 ０≦ｎ，ｌ≦２０ 但しｎ＋ｌ＞１０

【００４５】Ｘは親水基で一般的には−ＣＯＯＨが用い
られるが−ＯＨ、−ＣＯＮＨ₂ 等も使用できる。

【００４６】（ＶＩ）その他

【００４７】

【外１１】

【００４８】

【外１２】

【００４９】〈有機高分子材料〉 （Ｉ）付加重合体

【００５０】

【外１３】

【００５１】

【外１４】

【００５２】（ＩＩ）縮合重合体

【００５３】

【外１５】

【００５４】（ＩＩＩ）開環重合体

【００５５】

【外１６】

【００５６】以上の有機高分子材料において、Ｒ₁ は水
面上で単分子膜を形成し易くするために導入された長鎖
アルキル基で、その炭素数ｎは５≦ｎ≦３０が好適であ
る。

【００５７】また、Ｒ₅ は短鎖アルキル基であり、炭素
数ｎは１≦ｎ≦４が好適である。重合度ｍは１００≦ｍ
≦５０００が好適である。

【００５８】以上、具体例として挙げた化合物は基本構
造のみであり、これら化合物の種々の置換体も本発明に
於て好適であることは言うにおよばない。

【００５９】尚、上記以外でもＬＢ法に適している有機
材料、有機高分子材料であれば、本発明に好適なのは言
うまでもない。例えば近年研究が盛んになりつつある生
体材料（例えばバクテリオロドプシンやチトクローム
Ｃ）や合成ポリペプチド（ＰＢＬＧ）等も適用が可能で
ある。

【００６０】かかる両親媒性の分子は、水面上で親水基
を下に向けて単分子の層を形成する。このとき、水面上
の単分子層は二次元系の特徴を有し、分子がまばらに散
開しているときは、一分子当り面積Ａと表面圧πとの間
に二次元理想気体の式、 πＡ＝ｋＴ が成り立ち、“気体膜”となる。ここに、ｋはボルツマ
ン定数、Ｔは絶対温度である。Ａを十分小さくすれば分
子間相互作用が強まり、二次元固体の“凝縮膜（または
固体膜）”になる。凝縮膜はガラスや樹脂の如き種々の
材質や形状を有する任意の物体の表面へ一層ずつ移すこ
とができる。この方法を用いて、単分子膜またはその累
積膜を形成し、記録層として使用することができる。

【００６１】具体的な製法としては、例えば以下に示す
方法を挙げることができる。

【００６２】所望の有機化合物をクロロホルム、ベンゼ
ン、アセトニトリル等の溶剤に溶解させる。次に添付図
面の図２に示す如き適当な装置を用いて、かかる溶液を
水相２１上に展開させて有機化合物を膜状に形成させ
る。

【００６３】次に、この展開膜２２が水相２１上を自由
に拡散して広がりすぎないように仕切板（または浮子）
２３を設け、展開膜２２の展開面積を制限して膜物質の
集合状態を制御し、その集合状態に比例した表面圧πを
得る。この仕切板２３を動かし、展開面積を縮小して膜
物質の集合状態を制御し、表面圧を徐々に上昇させ、膜
の製造に適する表面圧πを設定することができる。この
表面圧を維持しながら、静かに清浄な基板２４を垂直に
上昇または下降させることにより有機化合物の単分子膜
が基板２４上に移し取られる。このような単分子膜３１
は図３（ａ）または図３（ｂ）模式的に示す如く分子が
秩序正しく配列した膜である。

【００６４】単分子膜３１は以上で製造されるが、前記
の操作を繰り返すことにより所望の累積数の累積膜が形
成される。単分子膜３１を基板２４上に移すには、上述
した垂直浸漬法の他、水平付着法、回転円筒法等の方法
でも可能である。尚、水平付着法は、基板を水面に水平
に接触させて単分子膜を移し取る方法であり、回転円筒
法は円筒系の基板を水面上を回転させて単分子膜を基板
表面に移し取る方法である。

【００６５】前述した垂直浸漬法では、表面が親水性で
ある基板を水面を横切る方向に水中から引き上げると有
機化合物の親水性部位３２が基板２４側に向いた有機化
合物の単分子膜３１が基板２４上に形成される（図３
（ｂ））。前述のように基板２４を上下させると、各行
程毎に一枚ずつ単分子膜３１が積み重なって累積膜３４
が形成される。成膜分子の向きが引き上げ行程と浸漬行
程で逆になるので、この方法によると単分子膜の各層間
は有機化合物の疎水性部位３３ａと３３ｂが向かい合う
Ｙ型膜が形成される（図４（ａ））。これに対し、水平
付着法は、有機化合物の疎水性部位３３が基板２４側に
向いた単分子膜３１が基板２４上に形成される（図３
（ａ））。この方法では、単分子膜３１を累積しても成
膜分子の向きの交代はなく全ての層に於いて、疎水性部
位３３ａと３３ｂが基板２４側に向いたＸ型膜が形成さ
れる（図４（ｂ））。反対に全ての層において親水性部
位３２ａ、３２ｂが基板２４側に向いた累積膜３４はＺ
型膜と呼ばれる（図４（ｃ））。

【００６６】尚、表面が疎水化処理された基板を用いて
垂直浸漬法を行うと、有機化合物の疎水性部位３３が基
板２４側に向いた単分子膜３１が形成され（図３
（ａ））た後、単分子膜間の親水性部位どうしが向かい
合うＹ型膜が形成される（図示せず）。

【００６７】単分子膜３１を基板２４上に移す方法は、
上記方法に限定されるわけではなく、大面積基板を用い
るときにはロールから水相中に基板を押し出していく方
法なども採り得る。また、前述した親水性基及び疎水性
基の基板への向きは原則であり、基板の表面処理等によ
って変えることもできる。

【００６８】以上の如くして有機化合物の単分子膜３１
またはその累積膜３４からなる有機化合物記録層が基板
２４上に形成される。

【００６９】本発明において、上記の如き有機材料が積
層された薄膜を支持するための基板２４は、金属、ガラ
ス、セラミックス、プラスチックス材料等いずれの材料
でもよく、更に耐熱性の著しく低い生体材料も使用でき
る。

【００７０】上記の如き基板２４は任意の形状でよく、
平板状であるのが好ましいが、平板に何ら限定されな
い。すなわち前記成膜法（ＬＢ法）においては、基板の
表面がいかなる形状であってもその形状通りに膜を形成
し得る利点を有するからである。

【００７１】本発明の記録媒体の上部電極（図１（ｄ）
の６）を構成する材料は、高い導電性を有するものであ
ればよく、例えばＡｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｐｄ、Ａｌ、Ｉ
ｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｗなどの金属やこれらの合金、更には
グラファイトやシリサイド、また更にはＩＴＯ等の導電
性酸化物を始めとして数多くの材料が挙げられ、これら
の本発明への応用が考えられる。かかる材料を用いた電
極形成法としても従来公知の薄膜作成技術で充分であ
る。また、かかる上部電極の電極形状についても、角
型、丸型などが考えられるが、これに限定することなく
電極を分離するパターンの形状を変化させ、所望の形状
を選ぶことができる。更に、かかる上部電極の大きさに
ついても、種々の大きさを取ることができるが、記録密
度の点から鑑みて、なるべく小さいものが好ましく、例
えば１００００μｍ² 以下、好ましくは光メモリーと同
程度以上の高密度となる１μｍ² 以下が良く、記録層自
身が分子メモリーとして利用できるため分子の大きさ程
度まで電極の大きさを小さくすることがより好ましい。

【００７２】一方、本発明の記録媒体において、支持電
極（図１の２）を構成する材料も高い導電性を有するも
のであればよく、例えばＡｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｐｄ、Ａ
ｌ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｗなどの金属やこれらの合金、
更にはグラファイトやシリサイド、また更にはＩＴＯな
どの導電性酸化物を始めとして数多くの材料が挙げら
れ、これらの本発明への適用が考えられる。かかる材料
を用いた電極形成法としても従来公知の薄膜技術で十分
である。但し、基板上に直接形成される電極材料は表面
が記録層であるＬＢ膜形成の際、絶縁性の酸化物をつく
らない導電材料、例えば貴金属やＩＴＯなどの酸化物導
電体を用いることが望ましい。

【００７３】本発明の記録媒体は、電気メモリー効果を
有する記録層の特性、換言すれば微細な堆積物パターン
で分離された微小な各上部電極に対応して構成されるス
イッチング素子の特性を利用して、各種の記録・再生装
置に適用することができる。具体的には、当該記録媒体
と、その記録層に対する情報の記録（書込み）及び記録
層からの情報の再生を行う手段とを備えた記録・再生装
置が提供される。

【００７４】図５にかかる記録・再生装置の一例を示
す。

【００７５】同図において、１００は記録媒体で図１等
で説明したものと大略同様の構成である。即ち、基板１
０１上に支持電極（対向電極）１０２を介して電気メモ
リー効果を有する記録層１０３が形成され、更に記録層
１０３上において、電子線照射により形成された堆積物
パターン１０４により相互に分離された複数の上部電極
１０５が設けられており、個々の上部電極に対応して、
スイッチング素子が構成されている。また、上部電極１
０５上面には、これと先端が接する形で、微動制御機構
１０９に連結したプローブ電極１０６が配置されてい
る。

【００７６】一方、１０７はプローブ電流増幅器で、１
０８は記録層１０３にプローブ電極１０６から上部電極
１０５を通して電圧を印加できるよう両者間の距離をコ
ントロールするように圧電素子を用いた微動制御機構１
０９を制御するサーボ回路である。１１０はプローブ電
極１０６と支持電極１０２の間の記録層１０３に上部電
極１０５を通して記録・消去用のパルス電圧を印加する
ための電源である。

【００７７】１１１はＸＹ方向にプローブ電極１０６を
移動制御するためのＸＹ走査駆動回路である。

【００７８】１１２と１１３は、あらかじめプローブ電
極１０６と記録媒体１００の間の距離をある程度接近さ
せるための粗動御機構及びその駆動回路である。

【００７９】これらの各機器は、すべてマイクロコンピ
ュータ１１４により中央制御されている。また、１１５
は表示機器を表わしている。

【００８０】以上のような構成による記録・再生装置を
用い、電気メモリー効果を有する記録層１０３に、プロ
ーブ電極１０６から上部電極１０５を通して電気メモリ
ー効果を生じるしきい値電圧を越えた電圧を印加して記
録を行い、当該しきい値電圧以下の電圧を印加して、前
記記録層に流れる電流値の変化を読んで再生を行う。

【００８１】かかる装置によれば、前述したように、記
録媒体の素子分離が微細になされており、素子密度が高
く、ひいては記録・再生の情報量、密度が高められてい
る。更に、記録層が複数の上部電極及び堆積物パターン
により大部分被覆されているので、記録層の材料に因ら
ず優れた耐光性、安定性が付与されている。

【００８２】尚、本発明の記録媒体を用いた記録・再生
装置は、上記の構造に特に限定されるものではない。

【００８３】

【実施例】以下、本発明を実施例によって更に詳細に説
明する。尚、かかる実施例は、本発明の理解を容易にす
る目的で記載されるものであり、本発明を特に限定する
ものではない。

【００８４】以下のプロセスは、前述した図１に示すプ
ロセスに準ずる。

【００８５】（１）支持電極の形成 ヘキサメチルジシラン（ＨＭＤＳ）の飽和蒸気中に一昼
夜放置して疎水処理したガラス基板（コーニング社製＃
７０５９）上に、支持電極として真空蒸着法によりＡｕ
を厚さ１００ｎｍに製膜した（図１（ａ）参照）。

【００８６】（２）記録層の形成 Ａｕ支持電極を有する基板をヘキサメチルジシラン（Ｈ
ＭＤＳ）の飽和蒸気中に一昼夜放置して電極面側を疎水
処理した。係る基板を担体としてＬＢ法によりポリイミ
ドの単分子膜を累積し、これを絶縁層とした（図１
（ａ）参照）。

【００８７】以下、具体的なプロセスを図６を参照して
説明する。まず、ポリアミック酸（分子量約２０万）を
ジメチルアセトアミド溶液を用いて、繰り返し単位濃度
１×１０ｍｏｌ／ｌとする。次に、別途用意したＮ−メ
チル−ジ−ｎ−オクタデシルアミンの２×１０^-3ｍｏｌ
／ｌ溶液（同溶媒）と同量混合して、ポリアミド酸アミ
ド溶液を調製した。係る溶液を水温２０℃の純水水相中
に展開し、水面上に単分子膜を形成した。この単分子膜
の表面圧力を２５ｍＮ／ｍまで高め、更にこれを一定に
保ちながら、前記支持電極２（基板１）を水面を横切る
方向に５ｍｍ／ｍｉｎで浸漬、引き上げを行い、単分子
膜６１を累積し支持電極２上に、疎水性部位６３ａが電
極側に向き、層間で親水性部位６２ａと６２ｂが向かい
合った２層構造のＹ型累積膜６４を得た（図６（ａ）→
（ｂ））。引続き係る操作を繰り返すことにより、１０
層の累積膜を製膜した。更に、累積膜を３００℃で１０
分間加熱をすることにより、ポリイミド化した。この
際、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３．６Åと求められた。

【００８８】（３）カーボン（パターン）の堆積 上述したようにＹ型累積膜が形成された基板から５×５
ｍｍを切り出し、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）に付属のＳ
ＥＭ像観察用試料台上に固定し、ＴＥＭ装置中に導入し
装置の真空度を２×１０^-6Ｔｏｒｒ．とした。その後、
電子ビームのプローブサイズを２ｎｍとし、１０ｎｍ／
ｍｉｎの速度で電子ビームを走査し、堆積したカーボン
で細線を形成した。係る操作を５０ｎｍ間隔で３回繰り
返すことにより３本の細線を形成した（図１（ｂ）参
照）。次に係る細線と直交する方向に対し、電子ビーム
を前記同件で走査し、堆積したカーボンで細線を形成し
た。係る操作を５０ｎｍ間隔で３回繰り返すことにより
３本の細線を形成した。係る操作により、基板上に、カ
ーボンの細線からなる格子を４箇所作製した（図１
（ｂ）参照）。係る格子をＴＥＭに付属している走査電
子顕微鏡モード（ＳＥＭモード）で観察した。その結
果、基板上に幅約４ｎｍ、高さ６０ｎｍの細線で構成さ
れた格子状パターンが形成されていることが確認され
た。図７に上記カーボンの格子状パターン４０（図１
（ｂ）の堆積物パターン４に相当）を具体的に示す。

【００８９】（４）上部電極の形成 上述したようにカーボンの格子状パターンが形成された
基板（支持電極）上にＡｌ電極（１００ｎｍ）を基板温
度を室温以下に保持し、真空蒸着法で製膜した（図１
（ｃ）参照）。その後、イオンミリングを用い、加速電
圧３ｋＶ、電子銃電流値０．３ｍＡ、イオンビーム入射
角度１５度、の条件でミリングを１０分間行った。その
結果カーボンの格子状パターンで分離された４箇所に、
上部電極（Ａｌ）が形成された（図１（ｄ）参照）。

【００９０】加えて、図８に上述した上記電極の形成に
おけるイオンミリングについての詳細を示す。同図で
は、格子状パターン４０上から真空蒸着法により形成さ
れた薄膜５０（図１（ｃ）の薄膜５に相当）に対して、
入射角１５°でイオンビーム７０を入射し、イオンミリ
ングを行うことを示している。

【００９１】このようにして、支持電極と、極めて微細
なカーボンのパターン（線幅約４ｎｍ）で分離された上
部電極とにより、ＭＩＭ構造の素子が構成された高密度
の記録媒体を得た。

【００９２】かかる図１（ｄ）の構造の記録媒体に対
し、格子状に分離されたＭＩＭ素子の上下電極間にＳＴ
Ｍで用いられているようなプローブを用い電圧を印加し
た。その後、素子分離した部分のスイッチング特性を測
定した。その結果、格子状に分離された部分に対して、
個別に図９及び図１０に示す如くスイッチング機能が生
じることを確認した。

【００９３】詳述すれば、図１（ｄ）に示したＭＩＭ構
造の素子において、素子の上下電極間に電圧を印加し、
スイッチング特性を観測した（図９参照）。このＭＩＭ
素子のＯＮ状態からＯＦＦ状態へのスイッチングは、一
定のしきい値電圧（１〜２Ｖ程度／２０層）を示した。
またＯＦＦ状態からＯＮ状態へのスイッチングは−２か
ら５Ｖ程度で生じた。一方、印加電圧を０Ｖとした時安
定なＯＮ状態とＯＦＦ状態がメモリーされていた（図１
０参照）。

【００９４】また、スイッチングのしきい値電圧は記録
媒体の層数が増すと高くなる傾向を示した。このスイッ
チング特性は、数Å〜数１０００Åの膜厚のものに発現
されているが、本発明における記録媒体としては１０Å
〜１０００Åの範囲の膜厚のものがよく、最も好ましく
は５０Å〜５００Åの膜厚をもつものが良い。また、Ｌ
Ｂ法で累積膜を形成して有機絶縁層とする場合その積層
数は１〜５０程度が好ましい。

【００９５】以上の層数、膜厚においてメモリー特性上
好ましい抵抗値としてＯＦＦ状態において数Ｍ以上が望
ましい。

【００９６】尚、本実施例では、カーボンの堆積するた
めの装置としてＴＥＭを用い、電子ビームを放出する電
子源としてＬａＢ₆ フィラメントを用いているが、カー
ボン堆積を行うために用いられる装置、及び電子源の種
類について限定されない。

【００９７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によればＭ
ＩＭ構造のスイッチング素子等を備えた記録媒体であっ
て、従来の微細加工技術の限界（約１００ｎｍ）に比べ
て極めて微細に素子分離がなされ素子密度が極めて高い
記録媒体及びその製造方法が提供される。

【００９８】当該記録媒体は、そのメモリ特性を利用し
て様々な記録・再生装置に適用することができ、その工
業的価値は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｄ）は本発明の記録媒体の製造方法
と、その工程毎に示す断面図。

【図２】本発明の記録媒体の記録層の形成に適用される
累積膜の製膜装置の概略構成を示す説明図。

【図３】（ａ）〜（ｂ）は本発明の記録媒体の記録層に
適用される単分子膜の諸例を示す模式図。

【図４】（ａ）〜（ｃ）は本発明の記録媒体の記録層に
適用される累積膜の諸例を示す模式図。

【図５】本発明の記録媒体を用いた記録・再生装置の概
略構成を示す説明図。

【図６】本発明の一実施例になる記録媒体における記録
層としての累積膜及びその形成工程を示す模式図。

【図７】本発明の一実施例になる記録媒体における素子
分離用の格子状パターンを示す斜視図。

【図８】本発明の一実施例になる記録媒体の製造におけ
る上部電極の形成工程を示す斜視図。

【図９】本発明の一実施例になる記録媒体における素子
のスイッチング特性を示す線図。

【図１０】本発明の一実施例になる記録媒体における、
素子のスイッチング特性を示す線図。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 支持電極 ３ 記録層 ４ 堆積物パターン ５ 薄膜 ６ 上部電極 ２１ 水相 ２２ 展開膜 ２３ 仕切板 ２４ 基板 ３１ 単分子膜 ３２ 親水性部位 ３３ 疎水性部位 ３４ 累積膜 ４０ 格子状パターン ５０ 薄膜 ６１ 単分子膜 ６２ 親水性部位 ６３ 疎水性部位 ６４ 累積膜 ７０ イオンビーム １００ 記録媒体 １０１ 基板 １０２ 支持電極 １０３ 記録層 １０４ 堆積物パターン １０５ 上部電極 １０６ プローブ電極 １０７ プローブ電流増幅器 １０８ サーボ回路 １０９ 微動制御機構 １１０ パルス電源 １１１ ＸＹ走査駆動回路 １１２ 粗動制御機構 １１３ 粗動駆動回路 １１４ マイクロコンピューター １１５ 表示装置 １１６ ＸＹステージ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板と、該基板上に形成された支持電極
   と、該支持電極上に形成された電気メモリー効果を有す
   る記録層と、 該記録層上に相互に所定の距離を介して分離された複数
   個の上部電極を具備し、各上部電極に対応してスイッチ
   ング素子が構成された記録媒体であって、 前記上部電極の夫々は、前記電気メモリー効果を有する
   層の上面に電子線を照射することで形成された堆積物パ
   ターンによって分離されていることを特徴とする記録媒
   体。
2. 【請求項２】 前記堆積物パターンが、カーボンからな
   ることを特徴とする請求項１記載の記録媒体。
3. 【請求項３】 前記堆積物パターンのライン断面幅が
   ０．５〜１００ｎｍの範囲にあることを特徴とする請求
   項１または２記載の記録媒体。
4. 【請求項４】 前記記録層が有機化合物の単分子膜また
   は該単分子膜を累積した累積膜からなる薄膜であること
   を特徴とする請求項１記載の記録媒体。
5. 【請求項５】 前記単分子膜または累積膜が、ラングミ
   ュア−ブロジェット法（ＬＢ法）により製膜された薄膜
   であることを特徴とする請求項４記載の記録媒体。
6. 【請求項６】 基板上に支持電極を形成する工程と、 前記支持電極上に電気メモリー効果を有する記録層を形
   成する工程と、 前記記録層上に、所定のパターンで電子線を照射し、該
   パターンの堆積物層を形成する工程と、 前記記録層上の堆積物層のパターンで区分された複数の
   領域の夫々に、上部電極を形成する工程と、を具備する
   記録媒体の製造方法。
7. 【請求項７】 前記記録層を形成する工程は、前記支持
   電極上に有機化合物の単分子膜を形成すること、または
   該単分子膜を累積して累積膜を形成することによって行
   うことを特徴とする請求項６記載の方法。
8. 【請求項８】 請求項１ないし請求項５のいずれかに記
   載の記録媒体と、該記録媒体の記録層における情報の記
   録及び再生を行う手段とを具備してなる記録・再生装
   置。