JPH0793831A - 電子密度記憶デバイス - Google Patents
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- JPH0793831A JPH0793831A JP4185608A JP18560892A JPH0793831A JP H0793831 A JPH0793831 A JP H0793831A JP 4185608 A JP4185608 A JP 4185608A JP 18560892 A JP18560892 A JP 18560892A JP H0793831 A JPH0793831 A JP H0793831A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、有機金属電荷移動錯体型データ記
憶媒体に非常に高密度の情報記憶を達成する方法及び装
置（デバイス）を提供することにある。 【構成】 有機金属電荷移動錯体材料の電荷移動錯体膜
よりなるデータ記憶媒体は、走査型トンネル顕微鏡のプ
ローブ先端により媒体に電界を印加して媒体の表面に観
測可能な電子密度の変化を生じさせることによって、１
つの状態からもう１つの状態にスイッチングされ、２値
データの記憶（書込み）がなされる。その電子密度の変
化を測定することによりデータの取出しが行なわれ、書
込み電界と同じ強度で反対極性の電界を加えることによ
り消去される。
憶媒体に非常に高密度の情報記憶を達成する方法及び装
置（デバイス）を提供することにある。 【構成】 有機金属電荷移動錯体材料の電荷移動錯体膜
よりなるデータ記憶媒体は、走査型トンネル顕微鏡のプ
ローブ先端により媒体に電界を印加して媒体の表面に観
測可能な電子密度の変化を生じさせることによって、１
つの状態からもう１つの状態にスイッチングされ、２値
データの記憶（書込み）がなされる。その電子密度の変
化を測定することによりデータの取出しが行なわれ、書
込み電界と同じ強度で反対極性の電界を加えることによ
り消去される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高密度情報記憶を達成
することが可能なデバイス及び方法に関するものであ
る。より詳しくは、本発明は、本発明と共に譲渡された
情報記憶技術において電荷移動錯体を用いた一連の特許
に関連したものである。これらの関連特許は、参考文献
として以下に掲げる。
することが可能なデバイス及び方法に関するものであ
る。より詳しくは、本発明は、本発明と共に譲渡された
情報記憶技術において電荷移動錯体を用いた一連の特許
に関連したものである。これらの関連特許は、参考文献
として以下に掲げる。
【０００２】
【従来の技術】米国特許第４，３７１，８８３号――電
流制御型双安定電気有機薄膜スイッチングデバイス(Cur
rent Controlled Bistable Electrical Organic Thin F
ilm Switching Device);
流制御型双安定電気有機薄膜スイッチングデバイス(Cur
rent Controlled Bistable Electrical Organic Thin F
ilm Switching Device);
【０００３】米国特許第４，５０７，６７２号――電流
制御型双安定電気有機薄膜スイッチングデバイスの製造
方法 (Method of Fabricating a Current Controlled B
istable Electrical Organic Thin Film Switching Dev
ice);
制御型双安定電気有機薄膜スイッチングデバイスの製造
方法 (Method of Fabricating a Current Controlled B
istable Electrical Organic Thin Film Switching Dev
ice);
【０００４】米国特許第４，５７４，３６６号――有機
電荷移動塩を用いた光学記憶デバイス及びスイッチング
デバイス(Optical Storage and Switching Devices Usi
ngOrganic Charge Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｓａｌｔｓ）；
電荷移動塩を用いた光学記憶デバイス及びスイッチング
デバイス(Optical Storage and Switching Devices Usi
ngOrganic Charge Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｓａｌｔｓ）；
【０００５】米国特許第４，６５２，８９４号――検出
可能に異なる酸化状態間でスイッチング動作する電気有
機薄膜スイッチングデバイス（Ａｎ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ
ａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ ＴｈｉｎＦｉｌｍ Ｓｗｉｔｃ
ｈｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｂｅ
ｔｗｅｅｎ Ｄｅｔｅｃｔａｂｌｙ Ｄｉｆｆｅｒｅｎ
ｔ ＯｘｉｄａｔｉｏｎＳｔａｔｅｓ）；
可能に異なる酸化状態間でスイッチング動作する電気有
機薄膜スイッチングデバイス（Ａｎ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ
ａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ ＴｈｉｎＦｉｌｍ Ｓｗｉｔｃ
ｈｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｂｅ
ｔｗｅｅｎ Ｄｅｔｅｃｔａｂｌｙ Ｄｉｆｆｅｒｅｎ
ｔ ＯｘｉｄａｔｉｏｎＳｔａｔｅｓ）；
【０００６】米国特許第４，６６３，２７０号――両性
の有機電荷移動材を用いたマルチステート光学スイッチ
ング及びメモリ(Multistate Optical Switching and Me
moryUsing an Amphｏteric Organic Charge Transfer M
aterial) ;
の有機電荷移動材を用いたマルチステート光学スイッチ
ング及びメモリ(Multistate Optical Switching and Me
moryUsing an Amphｏteric Organic Charge Transfer M
aterial) ;
【０００７】米国特許第４，６８４，５９８号――有機
電荷移動材を用いて再生可能な熱／光学式消去を行う増
感感光媒体(An Enhanced Optical Sensitive Medium Us
ingOrganic Charge Transfer Materials to Provide R
eproducible Thermal/Optical Erasure);
電荷移動材を用いて再生可能な熱／光学式消去を行う増
感感光媒体(An Enhanced Optical Sensitive Medium Us
ingOrganic Charge Transfer Materials to Provide R
eproducible Thermal/Optical Erasure);
【０００８】米国特許第４，７３１，７５６号――有機
電荷移動塩を用いた光学記憶デバイス及びスイッチング
デバイス（続）(Optical Storage and Switching Devic
es Using Organic Charge Transfer Salts (Cont.))
電荷移動塩を用いた光学記憶デバイス及びスイッチング
デバイス（続）(Optical Storage and Switching Devic
es Using Organic Charge Transfer Salts (Cont.))
【０００９】これらの特許は全て電荷移動錯体、特に金
属‐テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）錯体の電子
移動機構に基づくものである。「状態転移性材料を用い
たデータ記憶方法(Data Storage Method Using StateTr
ansformable Materials) 」という名称の米国特許第
４，９１６，６８８号においては、相転移性膜の個々の
部分を選択的に融解させるのに走査型トンネル顕微鏡法
が用いられる。この転移は非晶質―結晶質相転移であ
る。これに用いられる薄膜は、金属／金属間化合物材料
型のものである。
属‐テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）錯体の電子
移動機構に基づくものである。「状態転移性材料を用い
たデータ記憶方法(Data Storage Method Using StateTr
ansformable Materials) 」という名称の米国特許第
４，９１６，６８８号においては、相転移性膜の個々の
部分を選択的に融解させるのに走査型トンネル顕微鏡法
が用いられる。この転移は非晶質―結晶質相転移であ
る。これに用いられる薄膜は、金属／金属間化合物材料
型のものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、有機
金属電荷移動錯体の表面上の電子密度の変化を測定する
ことに基づく高密度情報記憶デバイスを提供することに
ある。本発明のもう一つの目的は、走査型トンネル顕微
鏡に限定されることなく、現在利用可能な技術を利用し
て高密度情報記憶及び取り出しのためのデバイス及び方
法を提供することにある。さらに、本発明のもう一つの
目的は、分子ベースで、すなわちオングストローム分解
能により情報を記憶することができる高密度情報記憶デ
バイスを提供することにある。
金属電荷移動錯体の表面上の電子密度の変化を測定する
ことに基づく高密度情報記憶デバイスを提供することに
ある。本発明のもう一つの目的は、走査型トンネル顕微
鏡に限定されることなく、現在利用可能な技術を利用し
て高密度情報記憶及び取り出しのためのデバイス及び方
法を提供することにある。さらに、本発明のもう一つの
目的は、分子ベースで、すなわちオングストローム分解
能により情報を記憶することができる高密度情報記憶デ
バイスを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、本
発明は、電界を印加することによって電荷移動錯体を一
つのインピーダンス状態から他のインピーダンス状態へ
スイッチングするものである。スイッチングを行うのに
必要な印加電界の大きさは、情報記憶媒体として使用す
る電荷移動錯体の種類によって決まる。これは、スイッ
チングスレッショルド（しきい値）電界強度と呼ばれ、
Synthetic Metals, ４（１９８２年）３７１〜３８０ペ
ージのPotember（ポテンバー）及びPoehler （ポーラ
ー）による「銀、銅−ＴＣＮＱ Ｆ４ラジカルイオン塩
における電流制御型電気スイッチングのメモリ状態（A
Current Controlled Electrically Switched Memory St
atein Silver and Copper-TCNQ F4 Radical Ion Salts)
」に詳しく考察されている。これについては前出の米
国特許第４，３７１，８８３号及び第４，６５２，８９
４号を参照のこと。本発明によれば、電界をかけて電荷
移動錯体を元の高インピーダンス状態へ戻すことができ
る。
発明は、電界を印加することによって電荷移動錯体を一
つのインピーダンス状態から他のインピーダンス状態へ
スイッチングするものである。スイッチングを行うのに
必要な印加電界の大きさは、情報記憶媒体として使用す
る電荷移動錯体の種類によって決まる。これは、スイッ
チングスレッショルド（しきい値）電界強度と呼ばれ、
Synthetic Metals, ４（１９８２年）３７１〜３８０ペ
ージのPotember（ポテンバー）及びPoehler （ポーラ
ー）による「銀、銅−ＴＣＮＱ Ｆ４ラジカルイオン塩
における電流制御型電気スイッチングのメモリ状態（A
Current Controlled Electrically Switched Memory St
atein Silver and Copper-TCNQ F4 Radical Ion Salts)
」に詳しく考察されている。これについては前出の米
国特許第４，３７１，８８３号及び第４，６５２，８９
４号を参照のこと。本発明によれば、電界をかけて電荷
移動錯体を元の高インピーダンス状態へ戻すことができ
る。
【００１２】本発明においては、電界は、通常１０〜２
０オングストロームの分子スケールまたはこれに近い非
常に小さい部分に対して印加される。電界があるスレッ
ショルドを越えると、電荷移動錯体膜の表面の電子密度
に観測可能な変化が生じる。これが情報記憶デバイスに
２値データを記憶するための「書込み」または記録モー
ドである。「読取り」モードにおいては、電子密度の変
化を測定して、データを取り出す。「消去」モードにお
いては、書込みモードによって生じた電子密度の変化を
「書込み」電界と同じ強度で極性が反対の電界を印加す
ることによって除去する。これがデバイスの相遷移ある
いはスイッチング動作として現れる。
０オングストロームの分子スケールまたはこれに近い非
常に小さい部分に対して印加される。電界があるスレッ
ショルドを越えると、電荷移動錯体膜の表面の電子密度
に観測可能な変化が生じる。これが情報記憶デバイスに
２値データを記憶するための「書込み」または記録モー
ドである。「読取り」モードにおいては、電子密度の変
化を測定して、データを取り出す。「消去」モードにお
いては、書込みモードによって生じた電子密度の変化を
「書込み」電界と同じ強度で極性が反対の電界を印加す
ることによって除去する。これがデバイスの相遷移ある
いはスイッチング動作として現れる。
【００１３】データ記憶媒体は、典型的にはテトラシア
ノキノジメタン（ＴＣＮＱ）、テトラシアノナフトキノ
ジメタン（ＴＮＡＰ）、テトラシアノエチレン（ＴＣＮ
Ｅ）、ジクロロジシアノベンゾキノン（ＤＤＱ）、また
は前記米国特許第４，５７４，３６６号に記載されてい
るようなＴＣＮＱの誘導体と錯化された銅または銀より
なる電荷移動錯体、有機薄膜固体組成物である。
ノキノジメタン（ＴＣＮＱ）、テトラシアノナフトキノ
ジメタン（ＴＮＡＰ）、テトラシアノエチレン（ＴＣＮ
Ｅ）、ジクロロジシアノベンゾキノン（ＤＤＱ）、また
は前記米国特許第４，５７４，３６６号に記載されてい
るようなＴＣＮＱの誘導体と錯化された銅または銀より
なる電荷移動錯体、有機薄膜固体組成物である。
【００１４】これらの誘導体は、下記の構造式で示され
る化合物であり、Ｒ1 ，Ｒ2 ，Ｒ3の置換基に基づき、
ＴＣＮＱ（Ｒ1 ）（Ｒ2 ）（Ｒ3 ）で表示される。（Ｒ
1 ，Ｒ2 ，Ｒ3 が水素原子の場合は省略される。）
る化合物であり、Ｒ1 ，Ｒ2 ，Ｒ3の置換基に基づき、
ＴＣＮＱ（Ｒ1 ）（Ｒ2 ）（Ｒ3 ）で表示される。（Ｒ
1 ，Ｒ2 ，Ｒ3 が水素原子の場合は省略される。）
【００１５】
【化１】 具体的には以下のものがあげられる。 ＴＣＮＱ（ＯＭｅ） ＴＣＮＱ（ＯＭｅ)2 ＴＣＮＱ（ＯＭｅ)(ＯＥｔ） ＴＣＮＱ（ＯＭｅ)(Ｏ−ｉ−Ｐｒ） ＴＣＮＱ（ＯＭｅ)(Ｏ−ｉ−Ｂｕ） ＴＣＮＱ（ＯＥｔ） ＴＣＮＱ（ＯＥｔ)2 TCNQ(OEt)(ＳＭｅ） ＴＣＮＱ Ｃｌ ＴＣＮＱ Ｃｌ2 ＴＣＮＱ Ｂｒ ＴＣＮＱ Ｂｒ2 ＴＣＮＱ ＣｌＭｅ ＴＣＮＱ ＢｒＭｅ ＴＣＮＱ ＩＭｅ ＴＣＮＱ Ｉ ＴＣＮＱ Ｉ2 ＴＣＮＱ（ＯＭｅ)3 ＴＣＮＱ（ＣＮ)2 ＴＣＮＱ（Ｍｅ） ＴＣＮＱ（Ｍｅ)2 ＴＣＮＱ（Ｅｔ） ＴＣＮＱ（Ｅｔ)2 ＴＣＮＱ（ｉ−Ｐｒ） ＴＣＮＱ（ｉ−Ｐｒ)2 ここでＭｅはメチル基、Ｅｔはエチル基、ｉ−Ｐｒはイ
ソプロピル基、ｉ−Ｂｕはイソブチル基を表す。
ソプロピル基、ｉ−Ｂｕはイソブチル基を表す。
【００１６】
【作用】本発明によれば，錯体の電子密度変化またはス
イッチングは、次式で表される電界誘起型中性‐イオン
性可逆遷移によって発生する：
イッチングは、次式で表される電界誘起型中性‐イオン
性可逆遷移によって発生する：
【００１７】
【数１】 銅または銀の他、金属はＮｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｚ
ｎ、Ｃｄ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｐｄ、ＯｓあるいはＲｈを用い
ることもできる。
ｎ、Ｃｄ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｐｄ、ＯｓあるいはＲｈを用い
ることもできる。
【００１８】
【実施例】図１に示すように、本発明の装置はサブスト
レート（支持基板）に実装された電荷移動錯体膜１の表
面を含む。典型的に言うと、この電荷移動錯体膜は、厚
さが１０〜１０，０００オングストローム、最も好まし
くは５００〜５０００オングストロームである。この膜
に極近接させて走査型トンネル顕微鏡のプローブ（探
針）２の先端を配置する。
レート（支持基板）に実装された電荷移動錯体膜１の表
面を含む。典型的に言うと、この電荷移動錯体膜は、厚
さが１０〜１０，０００オングストローム、最も好まし
くは５００〜５０００オングストロームである。この膜
に極近接させて走査型トンネル顕微鏡のプローブ（探
針）２の先端を配置する。
【００１９】トンネル電圧はバイアス電圧電源８によっ
て膜表面に供給され、プローブ先端と膜表面の間のギャ
ップ間隙がトンネル効果を生じるほど十分に小さけれ
ば、プローブ先端と膜表面の間にトンネル電流が誘導さ
れる。このギャップは、１ナノメートルのオーダーであ
る。走査型トンネル顕微鏡の動作については、Burleigh
Instruments, Inc.社発行（著作権取得１９９０年）の
「走査‐プローブ顕微鏡ブックThe Scanning ―Probe
Microscope Book)」という名称の付録小冊子に説明され
ている。
て膜表面に供給され、プローブ先端と膜表面の間のギャ
ップ間隙がトンネル効果を生じるほど十分に小さけれ
ば、プローブ先端と膜表面の間にトンネル電流が誘導さ
れる。このギャップは、１ナノメートルのオーダーであ
る。走査型トンネル顕微鏡の動作については、Burleigh
Instruments, Inc.社発行（著作権取得１９９０年）の
「走査‐プローブ顕微鏡ブックThe Scanning ―Probe
Microscope Book)」という名称の付録小冊子に説明され
ている。
【００２０】本発明の図示実施例で使用する圧電式三軸
アクチュエータ３は、電荷移動錯体膜の表面に沿って移
動するプローブ先端の運動をｘ、ｙ及びｚ方向に制御す
るデバイス用のレジストレーション（位置合わせ）シス
テムをなす。一方、これらの運動はコンピュータ５によ
って制御される。チューブ、バイモルフまたは多層型圧
電式アクチュエータのような他のレジストレーション機
構を用いることも可能である。
アクチュエータ３は、電荷移動錯体膜の表面に沿って移
動するプローブ先端の運動をｘ、ｙ及びｚ方向に制御す
るデバイス用のレジストレーション（位置合わせ）シス
テムをなす。一方、これらの運動はコンピュータ５によ
って制御される。チューブ、バイモルフまたは多層型圧
電式アクチュエータのような他のレジストレーション機
構を用いることも可能である。
【００２１】本発明によれば、有機金属電荷移動錯体膜
表面の電子密度の変化が２値データを記憶するための手
段として用いられる。電界を発生させて方程式１の固体
化学反応を駆動し、いくつかの異なるサブストレート上
で成長させた銅または銀ＴＣＮＱ膜に局部電子密度の変
化を生じさせる。本発明のこの実施例においては、電界
は、膜に接触することなく、これに極近接して配置され
た走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）のプローブ先端で発
生する。プローブ先端と膜表面との間のギャップの大き
さは、ＳＴＭが以下に述べる定高度モードまたは定電流
モードのどちらで使用されるかによって決まる。このギ
ャップは上記の圧電式三軸アクチュエータのＺ方向に対
応する。
表面の電子密度の変化が２値データを記憶するための手
段として用いられる。電界を発生させて方程式１の固体
化学反応を駆動し、いくつかの異なるサブストレート上
で成長させた銅または銀ＴＣＮＱ膜に局部電子密度の変
化を生じさせる。本発明のこの実施例においては、電界
は、膜に接触することなく、これに極近接して配置され
た走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）のプローブ先端で発
生する。プローブ先端と膜表面との間のギャップの大き
さは、ＳＴＭが以下に述べる定高度モードまたは定電流
モードのどちらで使用されるかによって決まる。このギ
ャップは上記の圧電式三軸アクチュエータのＺ方向に対
応する。
【００２２】この装置はトンネル電流が、Ｚ距離（プロ
ーブ先端と膜表面の間の距離）に指数関数的に比例する
ことを利用して、膜表面上の多点のトンネル電流、また
はトンネル電流を一定に保持した時の垂直方向の圧電素
子電圧をＺ測定値として記録する。この装置では、所定
の大きさの範囲のＸ及びＹ軸に沿って複数のＺ測定値を
組み合わせることによってディジタルコンピュータ画像
が形成される。これがＳＴＭ像である。ここで、Ｘ、Ｙ
及びＺ距離は互いに直交する３次元方向の距離であるこ
とに注意されたい。
ーブ先端と膜表面の間の距離）に指数関数的に比例する
ことを利用して、膜表面上の多点のトンネル電流、また
はトンネル電流を一定に保持した時の垂直方向の圧電素
子電圧をＺ測定値として記録する。この装置では、所定
の大きさの範囲のＸ及びＹ軸に沿って複数のＺ測定値を
組み合わせることによってディジタルコンピュータ画像
が形成される。これがＳＴＭ像である。ここで、Ｘ、Ｙ
及びＺ距離は互いに直交する３次元方向の距離であるこ
とに注意されたい。
【００２３】ＳＴＭによって得られた画像は、前記化学
式１の化学反応の結果を観察するために用いられる。１
つ以上の高コントラストの明領域及び暗領域の形で、２
値データが観測され、記憶される。最高でナノメートル
レベルの分解能をもつこれらの高コントラスト画像は、
金属ＴＣＮＱ電荷移動錯体膜上の電荷密度に対応させる
ことができる。金属ＴＣＮＱのａｃ結晶面の画像を解析
すると、ベンゼン及びシアノ構造が明るい部分となり、
ベンゼン環が最も高いコントラストを示すということが
明らかとなっている。
式１の化学反応の結果を観察するために用いられる。１
つ以上の高コントラストの明領域及び暗領域の形で、２
値データが観測され、記憶される。最高でナノメートル
レベルの分解能をもつこれらの高コントラスト画像は、
金属ＴＣＮＱ電荷移動錯体膜上の電荷密度に対応させる
ことができる。金属ＴＣＮＱのａｃ結晶面の画像を解析
すると、ベンゼン及びシアノ構造が明るい部分となり、
ベンゼン環が最も高いコントラストを示すということが
明らかとなっている。
【００２４】図２（ａ）は、銀ＴＣＮＱ分子のａｃ結晶
面における分子模型を示し、黒点を疎に付した原子は水
素、黒点を密に付した原子は窒素、斜線を付した原子は
銀、白の原子は炭素をそれぞれ表している。
面における分子模型を示し、黒点を疎に付した原子は水
素、黒点を密に付した原子は窒素、斜線を付した原子は
銀、白の原子は炭素をそれぞれ表している。
【００２５】図２（ｂ）は、高配向熱分解グラファイト
（ＨＯＰＧ）上に形成された銀ＴＣＮＱ膜のＳＴＭ画像
である。この膜の通常の配向方向はａｃ結晶面内にあ
る。ここで、分子模型の中心にある白の炭素原子で構成
されるベンゼン環はＳＴＭ画像中の明るい白のストライ
プに対応し、黒点を密に付した窒素原子を含むシアノ基
は画像の比較的暗い部分に対応している。
（ＨＯＰＧ）上に形成された銀ＴＣＮＱ膜のＳＴＭ画像
である。この膜の通常の配向方向はａｃ結晶面内にあ
る。ここで、分子模型の中心にある白の炭素原子で構成
されるベンゼン環はＳＴＭ画像中の明るい白のストライ
プに対応し、黒点を密に付した窒素原子を含むシアノ基
は画像の比較的暗い部分に対応している。
【００２６】ベンゼン環の電子密度はシアノ基の電子密
度より大きく、このことは図２（ｂ）のＳＴＭ画像にお
いて、黒と対照的な明るいストライプが存在すること、
によって示されている。これらの色は実際の色ではな
く、画像を強調して示すためにコンピュータによって作
り出された色を図式化したものであるということに注意
すべきである。
度より大きく、このことは図２（ｂ）のＳＴＭ画像にお
いて、黒と対照的な明るいストライプが存在すること、
によって示されている。これらの色は実際の色ではな
く、画像を強調して示すためにコンピュータによって作
り出された色を図式化したものであるということに注意
すべきである。
【００２７】情報記憶デバイスに記憶するためには、デ
ータ・ビットを「書込む」または記録するためには、１
０3 〜１０4 Ｖ／ｃｍの範囲の金属ＴＣＮＱ錯体のスイ
ッチングスレッショルド電界強度を超えなければならな
い。このときＺ距離は一定でなければならない。スレッ
ショルド電界強度は、プローブ先端とサブストレート表
面の間の電界強度である。これは、膜の表面印加電圧を
ギャップ間隔と膜厚さの和で割った値に等しく、ボルト
／センチメートル単位で表される。このスレッショルド
電界強度を上回る電界を印加すると、前出の方程式１の
反応が右へ進み、電子密度が変化する。電子は時間と共
に漸進的に移動し、これと共にしだいに多くの量の中性
ＴＣＮＱと中性金属が形成される。これは「書込み」と
呼ばれ、図３の一連の写真に示されている。
ータ・ビットを「書込む」または記録するためには、１
０3 〜１０4 Ｖ／ｃｍの範囲の金属ＴＣＮＱ錯体のスイ
ッチングスレッショルド電界強度を超えなければならな
い。このときＺ距離は一定でなければならない。スレッ
ショルド電界強度は、プローブ先端とサブストレート表
面の間の電界強度である。これは、膜の表面印加電圧を
ギャップ間隔と膜厚さの和で割った値に等しく、ボルト
／センチメートル単位で表される。このスレッショルド
電界強度を上回る電界を印加すると、前出の方程式１の
反応が右へ進み、電子密度が変化する。電子は時間と共
に漸進的に移動し、これと共にしだいに多くの量の中性
ＴＣＮＱと中性金属が形成される。これは「書込み」と
呼ばれ、図３の一連の写真に示されている。
【００２８】図３（ａ）は、ＫＣｌ（塩化カリウム）サ
ブストレート上に形成されたＡｇ（銀）ＴＣＮＱ膜を
Ｘ，Ｙスケール１０００×１０００オングストロームで
示すＳＴＭ画像である。図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及
び（ｄ）は、約１０5 Ｖ／ｃｍのスイッチング電界をそ
れぞれ０、６３、１８１及び２３７秒印加した場合の画
像を示す。画像形成のために膜に印加する走査電圧は
２．０１Ｖであり、トンネル電流は０．９ｎＡである。
これらの画像において、暗い部分は中性ＴＣＮＱであ
り、白い部分は中性の銀である。
ブストレート上に形成されたＡｇ（銀）ＴＣＮＱ膜を
Ｘ，Ｙスケール１０００×１０００オングストロームで
示すＳＴＭ画像である。図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及
び（ｄ）は、約１０5 Ｖ／ｃｍのスイッチング電界をそ
れぞれ０、６３、１８１及び２３７秒印加した場合の画
像を示す。画像形成のために膜に印加する走査電圧は
２．０１Ｖであり、トンネル電流は０．９ｎＡである。
これらの画像において、暗い部分は中性ＴＣＮＱであ
り、白い部分は中性の銀である。
【００２９】図３（ｂ）及び（ｃ）では高コントラスト
画像になっていることが注目される。本発明により書込
みを行うための印加電界としては、一般に１０4 〜１０
6 Ｖ／ｃｍの範囲の電界を使用する。図３の４つの画像
は全てＸ，Ｙスケールが１０００×１０００オングスト
ロームで、Ｚ方向については４．８オングストロームス
ケールで細部が示されている。
画像になっていることが注目される。本発明により書込
みを行うための印加電界としては、一般に１０4 〜１０
6 Ｖ／ｃｍの範囲の電界を使用する。図３の４つの画像
は全てＸ，Ｙスケールが１０００×１０００オングスト
ロームで、Ｚ方向については４．８オングストロームス
ケールで細部が示されている。
【００３０】ＳＴＭを用いて電圧パルスを印加する場
合、パルス幅が大きくてフィードバック制御から好まし
くないフィードバックを引き起こすようであれば、図１
に示すフィードバック回路はオフにしなければならな
い。フィードバック制御は読取りモードにのみ使用され
る。これより幅の短いパルスを用いる場合は、このよう
なフィードバックの問題は最小限に止まる。パルス幅と
印加電圧に関する考察については前出の米国特許第４，
３７１，８８３号及び第４，６５２，８９４号を参照さ
れたい。
合、パルス幅が大きくてフィードバック制御から好まし
くないフィードバックを引き起こすようであれば、図１
に示すフィードバック回路はオフにしなければならな
い。フィードバック制御は読取りモードにのみ使用され
る。これより幅の短いパルスを用いる場合は、このよう
なフィードバックの問題は最小限に止まる。パルス幅と
印加電圧に関する考察については前出の米国特許第４，
３７１，８８３号及び第４，６５２，８９４号を参照さ
れたい。
【００３１】図３では膜上の１箇所しか表されていない
が、コンピュータ制御の圧電式三軸アクチュエータを用
いることによって、プローブ先端をＸ及びＹ方向に移動
または走査させ、複数の２値データ・ビットを記録する
ことができる。高コントラスト画像が得られるので、暗
部分と明るい部分を０及び１と対応させ、あるいはその
逆の対応を付ける。
が、コンピュータ制御の圧電式三軸アクチュエータを用
いることによって、プローブ先端をＸ及びＹ方向に移動
または走査させ、複数の２値データ・ビットを記録する
ことができる。高コントラスト画像が得られるので、暗
部分と明るい部分を０及び１と対応させ、あるいはその
逆の対応を付ける。
【００３２】データ記憶媒体上に「書込み」を行う際に
は、電荷移動錯体膜の表面が錯体の相変化による電子密
度変化によって変化し、観測される。図４（ａ）は、
「書込み」前の銅ＴＣＮＱ膜の三次元ＳＴＭ画像であ
り、図４（ｂ）はその書込み後の画像である。図４
（ｂ）の白いスポットは、膜の表面より４０００オング
ストローム高い小丘であり、「書込み」電圧に応じて移
動した大量の電子によって生じる。これが情報を記憶し
た状態に対応する。これらの２つの画像は、３×３ミク
ロンのスケールで、Ｚ方向については２ミクロンスケー
ルで細部が示されている。特にこの例においては、「書
込み」電圧は＋２Ｖのパルスが用いられる。
は、電荷移動錯体膜の表面が錯体の相変化による電子密
度変化によって変化し、観測される。図４（ａ）は、
「書込み」前の銅ＴＣＮＱ膜の三次元ＳＴＭ画像であ
り、図４（ｂ）はその書込み後の画像である。図４
（ｂ）の白いスポットは、膜の表面より４０００オング
ストローム高い小丘であり、「書込み」電圧に応じて移
動した大量の電子によって生じる。これが情報を記憶し
た状態に対応する。これらの２つの画像は、３×３ミク
ロンのスケールで、Ｚ方向については２ミクロンスケー
ルで細部が示されている。特にこの例においては、「書
込み」電圧は＋２Ｖのパルスが用いられる。
【００３３】「読取り」のためには、電界強度は１０3
〜１０4 Ｖ／ｃｍの範囲のスイッチングスレッショルド
電界強度より低くなければならず、ＳＴＭをその正常な
走査条件で動作させる。走査対象の材料によっては、Ｓ
ＴＭは、トンネル電流（典型的には０．５〜５．０ｎＡ
の範囲または約１ｎＡ）を得るために０．１〜１．０Ｖ
の範囲のバイアスが少なくとも必要である。ＳＴＭを用
いて「読取り」を行うには２つの方法、すなわち「定高
度モード」と「定電流モード」がある。
〜１０4 Ｖ／ｃｍの範囲のスイッチングスレッショルド
電界強度より低くなければならず、ＳＴＭをその正常な
走査条件で動作させる。走査対象の材料によっては、Ｓ
ＴＭは、トンネル電流（典型的には０．５〜５．０ｎＡ
の範囲または約１ｎＡ）を得るために０．１〜１．０Ｖ
の範囲のバイアスが少なくとも必要である。ＳＴＭを用
いて「読取り」を行うには２つの方法、すなわち「定高
度モード」と「定電流モード」がある。
【００３４】定高度モードにおいては、プローブ先端
は、膜表面上を走査する際一定のＺ距離に維持される。
そしてプローブ先端と膜表面の間に流れる電流を測定
し、表面の他より高い部分ではより大きな電流が得られ
る。これらの他より高い部分は、低い部分より大きい電
子密度を有し、従ってその特定のデータスポットが「ス
イッチング」されたかどうかを示すことができる。ＳＴ
Ｍは、膜の表面に沿って走査するのに伴い、複数の２値
データスポットを読み取ることができる。
は、膜表面上を走査する際一定のＺ距離に維持される。
そしてプローブ先端と膜表面の間に流れる電流を測定
し、表面の他より高い部分ではより大きな電流が得られ
る。これらの他より高い部分は、低い部分より大きい電
子密度を有し、従ってその特定のデータスポットが「ス
イッチング」されたかどうかを示すことができる。ＳＴ
Ｍは、膜の表面に沿って走査するのに伴い、複数の２値
データスポットを読み取ることができる。
【００３５】定電流モードにおいては、プローブ先端
は、膜の表面に対してその上方に固定したギャップ間隔
に保たれる。このようにして、プローブ先端と膜表面の
間に流れる電流は常に同じであるが、Ｚ距離は膜の表面
形状に従って変化する。Ｚ距離の変化は電子密度が増加
あるいは減少したスポットを示す。この場合も、ＳＴＭ
が膜の表面に沿って走査するのに伴い、複数の２値デー
タスポットを読み取ることができる。
は、膜の表面に対してその上方に固定したギャップ間隔
に保たれる。このようにして、プローブ先端と膜表面の
間に流れる電流は常に同じであるが、Ｚ距離は膜の表面
形状に従って変化する。Ｚ距離の変化は電子密度が増加
あるいは減少したスポットを示す。この場合も、ＳＴＭ
が膜の表面に沿って走査するのに伴い、複数の２値デー
タスポットを読み取ることができる。
【００３６】記憶情報を「消去する」には、電圧パルス
をデータスポットに印加して、元の電荷移動状態に戻
す。この場合、Ｚ距離は一定でなければならない。ＳＴ
Ｍを用いて書込みパルスと極性が反対で大きさが同じパ
ルスを印加すると特に効果的である。これは化学式１の
反応を左へ移動させ、電子密度を再び変化させる。この
「消去」は前述の「読取り」方法により、再度読み出す
ことができる。
をデータスポットに印加して、元の電荷移動状態に戻
す。この場合、Ｚ距離は一定でなければならない。ＳＴ
Ｍを用いて書込みパルスと極性が反対で大きさが同じパ
ルスを印加すると特に効果的である。これは化学式１の
反応を左へ移動させ、電子密度を再び変化させる。この
「消去」は前述の「読取り」方法により、再度読み出す
ことができる。
【００３７】実験例 ＳＴＭ内に適切に装着され、接続されたＨＯＰＧサブス
トレート上の２０００オングストローム厚の銅ＴＣＮＱ
膜（平均表面粗さ９０オングストローム）に１０5 Ｖ／
ｃｍのオーダーの電界強度を生じさせる＋２Ｖパルス
を、ＳＴＭプローブ先端を介して印加した。この膜は、
固相蒸着プロセスによってサブストレートに形成された
ものである。これによって、図４（ｂ）で示すように、
直径約１ミクロン、膜表面上の高さ４０００オングスト
ロームの高コントラストの明るいデータスポットが得ら
れる。
トレート上の２０００オングストローム厚の銅ＴＣＮＱ
膜（平均表面粗さ９０オングストローム）に１０5 Ｖ／
ｃｍのオーダーの電界強度を生じさせる＋２Ｖパルス
を、ＳＴＭプローブ先端を介して印加した。この膜は、
固相蒸着プロセスによってサブストレートに形成された
ものである。これによって、図４（ｂ）で示すように、
直径約１ミクロン、膜表面上の高さ４０００オングスト
ロームの高コントラストの明るいデータスポットが得ら
れる。
【００３８】このように「書込まれた」データスポット
を、標準的なＳＴＭ走査条件を用いて「読取る」。この
特定状況において、プローブ先端を介して印加される電
圧は＋０．３０２Ｖである。トンネル電流は２．７８ｎ
Ａである。「読取り」を目に見える形で表したものがＳ
ＴＭにより形成される画像である。この例の場合は図４
（ｂ）を参照されたい。
を、標準的なＳＴＭ走査条件を用いて「読取る」。この
特定状況において、プローブ先端を介して印加される電
圧は＋０．３０２Ｖである。トンネル電流は２．７８ｎ
Ａである。「読取り」を目に見える形で表したものがＳ
ＴＭにより形成される画像である。この例の場合は図４
（ｂ）を参照されたい。
【００３９】書込まれたデータスポットは、書込みと同
じ条件で−２Ｖのパルスを印加することにより消去する
ことができる。
じ条件で−２Ｖのパルスを印加することにより消去する
ことができる。
【００４０】電子密度の変化を電荷移動錯体膜の表面形
状の変化によって示すのであるから、膜はできる限り滑
らかであることが必要である。平均表面粗さとして５０
０オングストローム以下、好ましくは１５０オングスト
ローム以下で、小さければ小さいほど良い。特に定高度
モードで検出する場合、定電流モードで検出するのに比
べ、その走査原理より、より平滑であることが必要であ
る。本発明のシステムは、ディッピング、吹付け、蒸着
及び真空蒸着のような方法により被着された電荷移動錯
体膜を用いて実施するが、最も滑らかな膜が得られる点
から真空蒸着したものが特に好ましい。有機分子線エビ
タキシー法も真空蒸着法の一つとして考えられ、特に定
高度モード用の膜を製造する方法として有効である。
状の変化によって示すのであるから、膜はできる限り滑
らかであることが必要である。平均表面粗さとして５０
０オングストローム以下、好ましくは１５０オングスト
ローム以下で、小さければ小さいほど良い。特に定高度
モードで検出する場合、定電流モードで検出するのに比
べ、その走査原理より、より平滑であることが必要であ
る。本発明のシステムは、ディッピング、吹付け、蒸着
及び真空蒸着のような方法により被着された電荷移動錯
体膜を用いて実施するが、最も滑らかな膜が得られる点
から真空蒸着したものが特に好ましい。有機分子線エビ
タキシー法も真空蒸着法の一つとして考えられ、特に定
高度モード用の膜を製造する方法として有効である。
【００４１】真空蒸着または固相蒸着プロセスでは、有
機金属電荷移動錯体の高配向薄膜を被着することができ
る。このプロセスにおいては、錯体の中性の有機部分が
錯体の金属部分の薄膜を支持する適当なサブストレート
上に真空蒸着または昇華される。次の第２のステップに
おいて、加熱により金属と有機層の間の電子移動反応を
開始させることによって電荷移動錯体が形成される。
機金属電荷移動錯体の高配向薄膜を被着することができ
る。このプロセスにおいては、錯体の中性の有機部分が
錯体の金属部分の薄膜を支持する適当なサブストレート
上に真空蒸着または昇華される。次の第２のステップに
おいて、加熱により金属と有機層の間の電子移動反応を
開始させることによって電荷移動錯体が形成される。
【００４２】上記の固体拡散プロセスを一部変更した下
記のようないくつかのプロセスも使用可能である： １．金属電子ドナーをサブストレートに被着した後、材
料に応じて適当な温度に保持しつつ有機電子アクセプタ
の分子ビームを照射する。銅ＴＣＮＱの場合、この温度
は４０〜８０°Ｃの範囲である。 ２．金属ドナーと有機アクセプタを室温以上に保ったサ
ブストレートに同時に被着する。 ３．有機アクセプタ層をサブストレートに被着した後、
金属ドナー層を被着する。この反応を完遂させるには加
熱が必要な場合もある。 ４．金属ドナー層と有機アクセプタ層を交互にサブスト
レートに被着した後、加熱する。
記のようないくつかのプロセスも使用可能である： １．金属電子ドナーをサブストレートに被着した後、材
料に応じて適当な温度に保持しつつ有機電子アクセプタ
の分子ビームを照射する。銅ＴＣＮＱの場合、この温度
は４０〜８０°Ｃの範囲である。 ２．金属ドナーと有機アクセプタを室温以上に保ったサ
ブストレートに同時に被着する。 ３．有機アクセプタ層をサブストレートに被着した後、
金属ドナー層を被着する。この反応を完遂させるには加
熱が必要な場合もある。 ４．金属ドナー層と有機アクセプタ層を交互にサブスト
レートに被着した後、加熱する。
【００４３】サブストレート材料は平坦かつ原子レベル
において平滑またはほぼ平滑でなければならない。一般
に、小さいデータ記憶スポットは大きいスポットより大
きな平滑度が必要である。また、サブストレートは安定
したトンネル電流を確保するのに十分な導電性を有する
ものでなければならない。適切なサブストレートの例を
以下に掲げる： １．ユニオン・カーバイド(Union Carbide Corp.) 社製
の高配向熱分解グラファイト（ＨＯＰＧ） ２．ＭＸ2 またはＭＸの一般式で表される導体または半
導体金属のジカルコゲニド。ただし、Ｘはカルコゲン元
素、Ｍは金属であり、さらにＭはＭｏ（モリブデン）、
Ｗ（タングステン）、Ｔａ（タンタル）、Ｎｂ（ニオ
ブ）、Ｓｎ（スズ）、Ｔｉ（チタン）、Ｚｒ（ジルコニ
ウム）、Ｒｅ（レニウム）、Ｉｎ（インジウム）、Ｐｔ
（白金）、Ｈｆ（ハフニウム）、Ｖ（バナジウム）、Ｍ
ｎ（マンガン）、Ｆｅ（鉄）、Ｒｈ（ロジウム）、Ｉｒ
（イリジウム）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｐｄ（パラジウ
ム）、Ｃｏ（コバルト）、Ｔｃ（テクネチウム）または
Ｐｂ（鉛）、ＸはＳ（硫黄）、Ｓｅ（セレン）またはＴ
ｅ（テルル）である。一例としては、ＭｏＳ2 （二硫化
モリブデン）がある。 ３．Ｇｅ（ゲルマニウム）やドーピングしたＳｉ（シリ
コン）のような半導体またはドーピングした半導体ウェ
ーハ ４．マイカ、ＮａＣｌ（塩化ナトリウム）、ＫＣｌ（塩
化カリウム）、ＫＢｒ（臭化カリウム）、ＣａＦ2 （フ
ッ化カルシウム）、クオーツ、サファイア及びガラスの
ような平らな絶縁サブストレートに被着した金属膜。金
属は、Ａｕ（金）、Ａｇ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｃ
ｕ（銅）またはＮｉである。マイカに被着したＡｇまた
はＣｕよりなるサブストレートは、金属層が導電電極と
してばかりではなくソースドナーとして作用するので、
特に有用である。金属膜としては２種類以上の金属を用
いることも可能である。 ５．機械研磨した金属結晶、特に銀または銅 特に、ＨＯＰＧ（高配向熱分解グラファイト）が好適で
ある。
において平滑またはほぼ平滑でなければならない。一般
に、小さいデータ記憶スポットは大きいスポットより大
きな平滑度が必要である。また、サブストレートは安定
したトンネル電流を確保するのに十分な導電性を有する
ものでなければならない。適切なサブストレートの例を
以下に掲げる： １．ユニオン・カーバイド(Union Carbide Corp.) 社製
の高配向熱分解グラファイト（ＨＯＰＧ） ２．ＭＸ2 またはＭＸの一般式で表される導体または半
導体金属のジカルコゲニド。ただし、Ｘはカルコゲン元
素、Ｍは金属であり、さらにＭはＭｏ（モリブデン）、
Ｗ（タングステン）、Ｔａ（タンタル）、Ｎｂ（ニオ
ブ）、Ｓｎ（スズ）、Ｔｉ（チタン）、Ｚｒ（ジルコニ
ウム）、Ｒｅ（レニウム）、Ｉｎ（インジウム）、Ｐｔ
（白金）、Ｈｆ（ハフニウム）、Ｖ（バナジウム）、Ｍ
ｎ（マンガン）、Ｆｅ（鉄）、Ｒｈ（ロジウム）、Ｉｒ
（イリジウム）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｐｄ（パラジウ
ム）、Ｃｏ（コバルト）、Ｔｃ（テクネチウム）または
Ｐｂ（鉛）、ＸはＳ（硫黄）、Ｓｅ（セレン）またはＴ
ｅ（テルル）である。一例としては、ＭｏＳ2 （二硫化
モリブデン）がある。 ３．Ｇｅ（ゲルマニウム）やドーピングしたＳｉ（シリ
コン）のような半導体またはドーピングした半導体ウェ
ーハ ４．マイカ、ＮａＣｌ（塩化ナトリウム）、ＫＣｌ（塩
化カリウム）、ＫＢｒ（臭化カリウム）、ＣａＦ2 （フ
ッ化カルシウム）、クオーツ、サファイア及びガラスの
ような平らな絶縁サブストレートに被着した金属膜。金
属は、Ａｕ（金）、Ａｇ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｃ
ｕ（銅）またはＮｉである。マイカに被着したＡｇまた
はＣｕよりなるサブストレートは、金属層が導電電極と
してばかりではなくソースドナーとして作用するので、
特に有用である。金属膜としては２種類以上の金属を用
いることも可能である。 ５．機械研磨した金属結晶、特に銀または銅 特に、ＨＯＰＧ（高配向熱分解グラファイト）が好適で
ある。
【００４４】本発明のシステムを動作させるには種々の
コンピュータ手段、フィードバックシステム及びソフト
ウェアが必要である。ＳＴＭのソフトウェアは、パーク
・サイエンティフィック・インスツルメント(Park Scie
ntific Instruments) 社から入手可能である。この実施
例のシステムで使用する下記のコンポーネントもパーク
・サイエンティフィック・インスツルメントから入手可
能である：ＳＰＣ−４００走査型マイクロプローブ中央
制御装置(Scanning Microprobe Central Control Uni
t) 、ＳＴＭ−ＳＵ２−２１０走査型トンネルマイクロ
プローブ制御モジュール(Scanning Tunneling Micropro
be Control Module)、ＳＵ２−１００ ＵＨＶ用ＳＴＭ
ヘッド、ＳＡ１（１１５）−１００空気中観察用ＳＴＭ
ヘッド、及びＳＡ１（１１５）／ＢＤ２−１１０空気中
観察用ＳＴＭ／ＳＦＭ ベース。これらのコンポーネン
トは全て、ヒューレットパッカード(Hewlett―Packard)
社のＨＰ３４０Ｃグラフィックワークステーションに
より制御される。しかしながら、これらのコンポーネン
トに代えて、ナノメートルスケール、より好ましくはこ
れ以下のオーダーの非常に小さい部分に印加電圧を集中
することが可能なこれらと同等のものであれば、どのよ
うな装置でも用いることができる。又、「書込み」と
「消去」用に別個のパルス発生器を用いることもでき
る。
コンピュータ手段、フィードバックシステム及びソフト
ウェアが必要である。ＳＴＭのソフトウェアは、パーク
・サイエンティフィック・インスツルメント(Park Scie
ntific Instruments) 社から入手可能である。この実施
例のシステムで使用する下記のコンポーネントもパーク
・サイエンティフィック・インスツルメントから入手可
能である：ＳＰＣ−４００走査型マイクロプローブ中央
制御装置(Scanning Microprobe Central Control Uni
t) 、ＳＴＭ−ＳＵ２−２１０走査型トンネルマイクロ
プローブ制御モジュール(Scanning Tunneling Micropro
be Control Module)、ＳＵ２−１００ ＵＨＶ用ＳＴＭ
ヘッド、ＳＡ１（１１５）−１００空気中観察用ＳＴＭ
ヘッド、及びＳＡ１（１１５）／ＢＤ２−１１０空気中
観察用ＳＴＭ／ＳＦＭ ベース。これらのコンポーネン
トは全て、ヒューレットパッカード(Hewlett―Packard)
社のＨＰ３４０Ｃグラフィックワークステーションに
より制御される。しかしながら、これらのコンポーネン
トに代えて、ナノメートルスケール、より好ましくはこ
れ以下のオーダーの非常に小さい部分に印加電圧を集中
することが可能なこれらと同等のものであれば、どのよ
うな装置でも用いることができる。又、「書込み」と
「消去」用に別個のパルス発生器を用いることもでき
る。
【００４５】プローブ先端は、電気化学的にエッチング
されたＰｔ／ＩｒまたはＰｔ単独の先端（チップ）が好
ましい。これ以外の効果的なプローブ先端としては、電
気化学的にエッチングされたＷ（タングステン）、Ａｕ
（金）、Ａｇ（銀）、Ｃｕ（銅）及びＮｉ（ニッケル）
を用いることができる。本発明は、上記の実施例に限定
されるものではなく、本発明の真の精神及び範囲を逸脱
しない全ての修正、変更態様を包括する。
されたＰｔ／ＩｒまたはＰｔ単独の先端（チップ）が好
ましい。これ以外の効果的なプローブ先端としては、電
気化学的にエッチングされたＷ（タングステン）、Ａｕ
（金）、Ａｇ（銀）、Ｃｕ（銅）及びＮｉ（ニッケル）
を用いることができる。本発明は、上記の実施例に限定
されるものではなく、本発明の真の精神及び範囲を逸脱
しない全ての修正、変更態様を包括する。
【００４６】
【発明の効果】周知の光学方式における記憶密度の限界
は、約１０8 データビット／cm2 である。本発明によれ
ば、記憶密度の単位がこれよりはるかに高く、記憶媒体
の１cm2につき少なくとも１０10データ・ビットの記憶
密度が可能である。
は、約１０8 データビット／cm2 である。本発明によれ
ば、記憶密度の単位がこれよりはるかに高く、記憶媒体
の１cm2につき少なくとも１０10データ・ビットの記憶
密度が可能である。
【図１】本発明の装置のブロック図である
【図２】図２（ａ）は銀ＴＣＮＱの分子模型図であり、
図２（ｂ）は銀ＴＣＮＱ膜のＳＴＭ（走査型トンネル顕
微鏡）写真像である。
図２（ｂ）は銀ＴＣＮＱ膜のＳＴＭ（走査型トンネル顕
微鏡）写真像である。
【図３】図３（ａ）乃至図３（ｄ）は、電界を印加した
銀ＴＣＮＱ膜の電子密度の漸進的経時変化を示す一連の
ＳＴＭ写真像である。
銀ＴＣＮＱ膜の電子密度の漸進的経時変化を示す一連の
ＳＴＭ写真像である。
【図４】図４（ａ）は書込みモード電界印加前の銅ＴＣ
ＮＱ膜のＳＴＭ写真像であり、図４（ｂ）は同じ膜の
「書込み」後のＳＴＭ写真像である。
ＮＱ膜のＳＴＭ写真像であり、図４（ｂ）は同じ膜の
「書込み」後のＳＴＭ写真像である。
１ 電荷移動錯体膜 ２ プローブ ３ 圧電式三軸アクチュエータ ４ プログラマブル電源 ５ コンピュータ ６ フィードバックループ・コントローラ ７ 電流増幅器 ８ バイアス電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リチャード・エス・ポッテンバー アメリカ合衆国、メリーランド 21036、 デートン、カルミア・ドライブ 5253 (72)発明者 山口 祥司 茨城県稲敷郡阿見町中央８丁目３番１号 三菱油化株式会社筑波総合研究所内 (72)発明者 カーラ・エー・ビアンズ アメリカ合衆国、メリーランド 20783、 アデルフィ、トラックストン・ロード 10409
Claims (4)
- 【請求項１】 情報記憶デバイスに対してデータ・ビッ
トの書込み、読取り及び消去を行う方法において：サブ
ストレート及びこのサブストレート上に形成された有機
金属電荷移動錯体材料の膜である電荷移動錯体膜よりな
るデータ記憶媒体を用意するステップと；但し、上記電
荷移動錯体膜は滑らかな表面形状を備えた平坦な表面
と、ある範囲の厚さ及びスレッショルド電界強度とを有
するものとする；電荷移動錯体膜の表面の非常に小さい
限定された部分に電荷移動錯体膜のスレッショルド電界
強度を超え、かつ電荷移動錯体膜の限定された部分の電
子密度を変化させる第１の電界を印加することによって
データ・ビットを書込むステップと；電荷移動錯体膜の
スレッショルド電界強度より弱い第２の電界を印加して
上記の限定された部分の電子密度の変化を検出する、走
査型トンネル顕微鏡によってデータ・ビットを読取るス
テップと；上記限定された部分に、上記書込み用に印加
される第１の電界と反対の極性及び第１の電界の強度と
同じ強度を有する第３の電界を印加することによってデ
ータ・ビットを消去するステップと；からなる方法。 - 【請求項２】 情報記憶デバイスに対してデータ・ビッ
トの書込み、読取り及び消去を行なうための装置におい
て：サブストレート及びこのサブストレート上に形成さ
れた有機金属電荷移動錯体材料の平坦な表面を有する膜
よりなるデータ記憶媒体と；上記媒体の表面に、上記膜
のスレッショルド電界強度よりも大きい第１の電界を印
加して、上記媒体上に情報を書込むための走査型トンネ
ル顕微鏡手段と；上記走査型トンネル顕微鏡手段は、
ａ）情報を読取るための手段と；ｂ）情報を消去するよ
うに媒体の表面に第２の電界を印加するための手段とを
含むことと；上記第２の電界は、上記第１の電界と強度
が等しく且つ第１の電界の極性とは反対の極性を有する
ことと；上記膜の厚さに応じて第１の電界及び第２の電
界を発生するための電界発生手段と；を含むことを特徴
とする装置。 - 【請求項３】 電子密度の変化が、定電流モードで動作
している走査型トンネル顕微鏡によって検出されること
を特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項４】 電子密度の変化が、定電流モードで動作
している走査型トンネル顕微鏡によって検出されること
を特徴とする請求項２記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/733,770 US5161149A (en) | 1991-07-22 | 1991-07-22 | Electron density storage device and method using STM |
| US733770 | 1991-07-22 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Family
ID=24949046
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4185608A Pending JPH0793831A (ja) | 1991-07-22 | 1992-07-14 | 電子密度記憶デバイス |
Country Status (2)
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|---|---|
| US (1) | US5161149A (ja) |
| JP (1) | JPH0793831A (ja) |
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1992
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