JPH08235652A - 情報処理装置及びそれに用いる疑似探針 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、表面の凹凸変化や外部振動、慣性
力等がある場合にも故障の生じることのない走査装置を
備えた情報の記録・再生や表面観察等を行う情報処理装
置及びそれに用いる擬似探針を提供することを目的とす
るものである。 【構成】 本発明は、上記目的を達成するため、走査装
置を媒体に対して走査させ情報の処理を行うようにした
情報処理装置において、外部刺激により導電率が可逆的
に変化する層を電極間に配置し、前記外部刺激により前
記層の導電率が局所的に変化させられた部位を、前記電
極表面に沿って走査しながら電極間に流れる電流を検知
するようにした走査装置を有していることを特徴とする
ものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、情報処理装置、特に走
査装置を媒体に対して走査させ情報の記録・再生や表面
観察等を行う情報処理装置及びそれに用いる擬似探針に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、導体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．Ｂｉｎｎｉｇ ｅｔ ａｌ．Ｐｈｙｓ．Ｒｅ
ｖ．Ｌｅｔｔ，４９，５７（１９８２）］，単結晶，非
晶質を問わず、実空間像の高い分解能の測定ができるよ
うになった。ＳＴＭは、金属の探針と導電性物質間に電
圧を加えて１ｎｍ程度の距離まで近づけるとトンネル電
流が流れることを利用している。この電流は両者の距離
変化に非常に敏感である。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。従って、ＳＴ
Ｍ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）での高密度記録再生を行うことが可能であ
る。例えば、特開昭６１−８０５３６号公報に開示され
ている記録再生装置では、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き書き込みを行い、ＳＴ
Ｍによりこのデータを再生している。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材
料、例えば、パイ電子系有機化合物やカルコゲン化合物
類の薄膜を用いて、記録・再生をＳＴＭで行う方法が提
案されている［特開昭６３−１６１５５２号公報、特開
昭６３−１６１５５３号公報］。この方法によれば、記
録のビットサイズを１０ｎｍとすれば、１Ｔｅｒａ ｂ
ｉｔ／ｃｍ²もの大容量記録再生が可能である。前記プ
ローブの形成手法として半導体製造プロセス技術を用
い、１つの基板上には微細な構造を作る加工技術［Ｋ．
Ｅ．Ｐｅｔｅｒｓｏｎ，”Ｓｉｌｉｃｏｎａｓ ａ Ｍ
ｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌ”，Ｐｒｏｃｅ
ｅｄｉｎｇｏｆ ＩＥＥＥ，７０巻，４２０頁，１９８
２年］を利用し、かかる手法により構成したＳＴＭが特
開昭６１−２０６１４８号公報に提案されている。ま
た、特開昭６２−２８１１３８号公報には、前記特開昭
６１−２０６１４８号公報に開示されたものと同様の舌
状部をマルチに配列した変換器アレイを備えた記録装置
が記載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来における
走査型顕微鏡の原理を用いたメモリー装置の探針を有す
る走査機構では、つぎのような場合に問題があった。す
なわち、基板側表面に急激な凹凸変化の存在する場合、
または大きな外部振動がある場合、あるいは装置の移動
時に大きな慣性力が生じる場合等において、探針や表面
が損傷し装置が故障するおそれがあった。

【０００４】そこで、本発明は、上記問題を解決し、表
面の凹凸変化や外部振動、慣性力等がある場合にも故障
の生じることのない走査装置を備えた情報の記録・再生
や表面観察等を行う情報処理装置及びそれに用いる擬似
探針を提供することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、つぎのような特徴を有する情報処理装置及
びそれに用いる疑似探針を提供するものである。すなわ
ち、本発明の情報処理装置は、走査装置を媒体に対して
走査させ情報の処理を行うようにした情報処理装置にお
いて、外部刺激により導電率が可逆的に変化する層を電
極間に配置し、前記外部刺激により前記層の導電率が局
所的に変化させられた部位を、前記電極表面に沿って走
査しながら電極間に流れる電流を検知するようにした走
査装置を有していることを特徴としている。そして、そ
の走査は、電流検知手段により検知された電流値が略一
定となるように導電率を局所的に変化させる手段を制御
して走査するようにされている。また、前記層の導電率
が局所的に変化させられた部位を、複数有するように構
成してもよい。また、その外部刺激は、光、または熱あ
るいは圧力によることができる。また、その電極は、例
えばガラス等の基板による保持手段によって対向配置し
て構成することができ、それを、遮光マスクパターンを
有する少なくとも一方が透明な一組の電極で構成し、こ
の電極間にパイ電子共役系を有する有機超薄膜の記録媒
体及び光導電層を挟持して構成することができる。

【０００６】また、本発明の情報記録装置は、記録媒体
が配された電極間へ電圧印加手段を介して情報の記録を
行うように構成されている。そして、その情報の記録
は、前記導電率が局所的に変化させられた部位を前記記
録媒体上の所望の位置に移動させ、該記録媒体のしきい
値以上の電圧を印加することによりその情報の記録が行
われるように構成することができる。さらに、本発明の
情報再生装置は、記録媒体が配された電極表面への前記
走査装置の走査によってその再生が行われるように構成
されている。さらにまた、本発明の観察装置は、電極間
に流れる電流を画像情報に変換する手段を設けることに
より構成されている。また、上記したこれらの情報処理
装置に用いられる本発明の疑似探針は、外部刺激により
導電率が可逆的に変化する層に該外部刺激により導電率
が局所的に変化させられた部位を形成し、前記外部刺激
として中心部の強度が周辺部の強度より強い強度分布を
有する外部刺激の全体強度を調整し、導電率が局所的に
変化させられた部位の前記膜厚方向の厚みを中心部の厚
みが周辺部の厚みより厚くなるようにしたことを特徴と
している。

【０００７】

【作用】本発明は、上記した外部刺激により導電率が可
逆的に変化する層を電極間に配置し、前記外部刺激によ
り前記層の導電率が局所的に変化させられた部位を、前
記電極表面に沿って走査しながら、電極間に流れる電流
を検知する走査装置によって、従来のような先端を尖ら
した探針を用いることなく情報処理を行うことができる
から、表面の凹凸変化や外部振動、慣性力等がある場合
にも、従来のような先端を尖らした探針によって生じる
故障を防止することができる。

【０００８】

【実施例】つぎに、本発明の実施例を図面に基づいて具
体的に説明する。 ［実施例１］図１は、本発明の実施例１を示すものであ
り、本発明の情報処理装置における走査装置の特徴を最
もよく表す図である。同図において、２１−２２は、互
いに対向配置した一対の電極であり、２３は、該電極間
に電圧を印加する手段である。また、２４は、電極２１
−２２間に流れる電流を検知する電流検知手段であり、
１は、電極２１−２２間に配置された外部刺激により導
電率が可逆的に変化する層であるところの光導電層であ
る。３４は、該光導電層１の導電率を局所的に変化させ
る手段（Ｉ）であり、３は、該手段（Ｉ）により導電率
が局所的に変化させられた部位であるところの高導電体
部位である。４１−４７は該高導電体部位３を前記電極
表面２１−２２に沿って走査移動させる手段（ＩＩ）で
ある。この実施例１においては、前記外部刺激は、光に
よるものであるが、本発明外部刺激は、これに限定され
ることなく熱または圧力である場合を含むものである。
以下に、外部刺激が光による場合の例について述べる。
該光導電層１の導電率を局所的に変化させる手段（Ｉ）
３４は、レーザー光源３１と光学系３３及び支持台３２
から構成され、レーザー光線３５はビーム中心部の光強
度がビーム周辺部の光強度より強い光強度分布をもった
ビーム系が細いレーザー光線として２１を介して、光導
電層１に照射される。ここでは、たとえば、略ガウシア
ン型の光強度分布をもったビーム系が細いレーザー光線
が２１を介して、光導電層１に照射されることにより、
光導電層の一部だけが釣り鐘状に導電率の高い高導電性
部位３に変化し、他の部位が導電率の低い絶縁部位２と
して残る状態が実現される。

【０００９】実施例１においては、走査装置は該導電性
部位３を手段（ＩＩ）４１−４７により前記電極表面２
１−２２に沿って走査移動させるように構成されてい
る。ただし、電極２１は、光が透過する程度に薄い金
（Ａｕ）の薄膜で、たとえば厚さ１００オングストロー
ムのＡｕ薄膜を用いた。また、２５−２６は電極を保持
する基板としてガラス基板をもちいた。５１は、光導電
層と電極２２との間隙を示すもので、この部分は、走査
装置の応用用途により異なり、たとえば、空気、不活性
ガスなどの気体でも良いし、記録媒体、被観察薄膜、真
空、あるいは、間隙なしの場合を含む。また、光導電層
１としては、たとえば、Ｓｉの光導電膜、Ｓｅ、Ｃｄ
Ｓ、ＣｄＳｅ、ＰｄＳｅなどの光導電膜、または、Ｃｄ
ＳｅとＣｄＳｅＯ３の複合膜などを用いることができ
る。ここでは、レーザー光源３１としてＧａＡｓを主成
分とする半導体レーザーをもちい、光導電層１として
は、ＣｄＳｅの厚さ５０００オングストロームの薄膜を
用いた。また、レーザー光強度は、高導電体部位が光導
電層１の底に達しない程度の強度に調整した。具体的に
は、電圧印加手段２３により電極２１−２２間に電圧を
印加しながら、電流検出手段２４により検知される電極
２１−２２間に流れる電流が適当な値となるようにレー
ザー光強度を制御した。さらに、具体的には、間隙５１
が０オングストロームの条件で、電圧印加手段２３によ
り電極２１−２２間に５００ｍｖ電圧を印加しながら、
電流検出手段２４により検知される電極２１−２２間に
流れる電流が１ｎＡ程度となるようにレーザー光強度を
フィードバック制御した。ここで、５２は、ローパスフ
ィルターで、たとえば、高周波ノイズを除去する働きを
持つ。また、４４は、回転機構をそなえた粗動機構であ
り、回転テーブル４５、回転用モーター４７、回転軸４
６から構成される。また、４１はＸ軸方向の粗動機構で
あり、４２は、Ｘ軸方向の微動機構であるところのピエ
ゾ素子であり、４３は、Ｙ軸方向の微動機構であるとこ
ろのピエゾ素子であり、Ｖｘ、Ｖｙはそれぞれのピエゾ
制御電圧である。そして、５３は、システム全体を制御
するマイコンを含む制御機構である。

【００１０】図２は、実施例１の説明図であり、主要な
部分以外は、省略してある。同図において、２０１は、
レーザー光線３５のガウシアン型の光強度分布の模式図
であり、すでに説明したように３５により光導電層の一
部に釣り鐘状の高導電性部位３が出現する。実施例１
は、該導電性部位を３から２０４のごとく略電極表面に
沿って移動させるものである。また、３５の光強度を制
御することにより３から２０５のごとく導電体部位の深
さｈを変えられる。それゆえ、前記電流検知手段２４に
より検知された電流値が略一定値となるように前記導電
率を局所的に変化させる手段（Ｉ）を制御することによ
り、導電性部位の深さｈを精密に制御しながら導電体部
位３を電極表面に略平行に走査させることが可能となっ
た。また、図２において２０２は導電体部位の幅を示
す。該幅２０２はレーザー光線の幅程度であり、レーザ
ー光線の幅はおよそ波長程度までしか絞れないことが知
られており、これが、従来、光を用いた計測手段および
記録方法の限界を示すものとされてきた。しかしなが
ら、実施例１では、レーザー光強度は、高導電体部位３
が光導電層１の底に達しない程度の強度に調整し、電極
２１−２２間に電圧を印加しながら、高導電体部位３を
電極表面に略平行に走査することにより、２０３に図示
したごとく、光線３５のビーム幅よりずっと狭い幅の電
子ビームを走査できる走査装置を実現した。

【００１１】図３は本発明の実施例１でのべた走査装置
の一つの駆動方法を示すタイムチャートである。この駆
動方法においては、互いに対向配置した一対の電極２１
−２２と、該電極間に電圧を印加する手段２３と、該電
極間に流れる電流を検知する電流検知手段２４と、前記
電極間に配置された外部刺激により導電率が可逆的に変
化する層１と、該層の導電率を局所的に変化させる手段
（Ｉ）３４と、該手段（Ｉ）３４により導電率が局所的
に変化させられた部位３を前記電極表面に沿って走査移
動させる手段（ＩＩ）４１−４４とを有する走査装置に
おいて、前記手段（Ｉ）３４により導電率が局所的に変
化させられた部位３を前記手段（ＩＩ）によって、前記
電極表面に沿って走査移動させながら該電極２１−２２
間に流れる電流を前記電流検知手段２４により検知する
ように駆動される。図３において、（ａ）は、Ｘ方向ピ
エゾ素子４２の駆動電圧Ｖｘを示し、（ｂ）は、電流検
知手段２４により検知される電極２１−２２間に流れる
電流Ａを示している。また（ｃ）は、レーザー光源３１
の光強度Ｉであり、（ｄ）は、電極２１−２２間に印加
される電圧Ｖｂを示している。この駆動方法は、レーザ
ー光強度Ｉ及び電極間電圧Ｖｂを一定に保ちながらＶｘ
を時間ｔとともに単調に増加させることにより、該導電
性部位３を前記電極表面２１−２２に沿ってＸ軸方向に
一定速度で移動させながら電極間電流Ａをモニターする
ように駆動することを特徴としている。図４は、この駆
動方法の説明図であり、主要な部分以外は、省略してあ
る。同図に置いて４０１は、電極２１−２２の界面を含
む電極２１−２２間の任意の摂乱を代表的に示したもの
であって、たとえば、電極界面の凹凸であったり、記録
媒体の書き込みビットであったり、被観察薄膜の導電率
むらであったりする。図４において、（ａ）−（ｃ）
は、それぞれ図３（ａ）のｔ１、ｔ２、ｔ３に対応した
時刻での導電体部位３と任意の摂乱４０１の相対関係を
示す。すなわち、この駆動方法により、導電体部位３の
深さｈまたは、導電体部位３と下電極基板２２の距離ｇ
を略一定に保ちながら、該導電性部位３を電極表面２１
−２２に沿って移動させて、電極２１−２２間の任意の
摂乱４０１を図３の３０１に示したような電極間電流の
変化として、精密に測定することが可能となる。特に、
導電体部位３と下電極基板２２の距離ｇが、トンネル電
流が流れる程度に非常に短い距離であるように設定する
ことにより、感度が高く、空間分解能が高い、電子ビー
ム走査が実現される。

【００１２】また、図５は本発明の実施例１でのべた走
査装置の別の駆動方法を示すタイムチャートである。こ
の駆動方法は、前記電流検知手段２４により検知された
電流値が略一定値になるように前記導電率を局所的に変
化させる手段（Ｉ）３４を制御することを特徴とするも
のである。図５において、（ａ）は、ｘ方向ピエゾ素子
４２の駆動電圧Ｖｘをしめし、（ｂ）は、電流検知手段
２４により検知される電極２１−２２間にながれる電流
Ａを示し、（ｃ）は、レーザー光源３１の光強度Ｉであ
り、（ｄ）は、電極２１−２２間に印加される電圧Ｖｂ
を示す。この駆動方法は、電極間電圧Ｖｂを一定に保ち
ながら電極間電流Ａが一定となるようにレーザー光強度
Ｉをフィードバック制御するとともに、Ｖｘを時間ｔと
ともに単調に増加させることにより、導電体部位３の深
さｈをしながら、該導電性部位３を前記電極表面２１−
２２に沿ってＸ軸方向に一定速度で移動させながらレー
ザー光強度Ｉを情報としてモニターすることにより行わ
れる。図６は、この駆動方法の説明図であり、主要な部
分以外は、省略してある。同図において６０１は、レー
ザー光強度Ｉに対するフィードバック制御を示すループ
経路である。図６において、（ａ）−（ｃ）は、それぞ
れ図５（ａ）のｔ４、ｔ５、ｔ６に対応した時刻での導
電体部位３と任意の摂乱４０１の相対関係を示す。すな
わち、この駆動方法は、電極間電流Ａが一定となるよう
に導電体部位３の深さｈまたは、導電体部位３と下電極
基板２２の距離ｇを変化させながら、該導電性部位３を
電極表面２１−２２に沿って移動させるものであり、電
極２１−２２間の任意の摂乱４０１を図５の５０１に示
したようなレーザー光強度Ｉの変化として、精密に測定
することを可能にした。特に、導電体部位３と下電極基
板２２の距離ｇがトンネル電流が流れる程度に非常に短
い距離であるように設定することにより、感度が高く、
空間分解能が高い、電子ビーム走査が実現される。

【００１３】［実施例２］本発明の実施例２を図７に示
す。この実施例２は、実施例１で述べた本発明の走査装
置を用いて記録再生装置を構成したものである。この実
施例２は、間隙５１に記録媒体７０１が配置されている
ことを除いて、実施例１の走査装置とほぼ同様である。
すなわち、実施例２は、記録媒体７０１と該記録媒体を
挟持した互いに対向配置した一対の電極２１−２２と、
該電極間に電圧を印加する手段２３と、該電極間に流れ
る電流を検知する電流検知手段２４と、前記電極間に配
置された外部刺激により導電率が可逆的に変化する層１
と、該層の導電率を局所的に変化させる手段（Ｉ）３４
と、該手段（Ｉ）３４により導電率が局所的に変化させ
られた部位３を前記電極表面に沿って走査移動させる手
段（ＩＩ）４１−４４とを有することを特徴としてい
る。そして、実施例２においては外部と情報のやりとり
をおこなうための外部インターフェイス回路７０２を有
し、上側ガラス基板２６を持たない構成となっている。
また、記録媒体７０１としては、有機膜を用いた。たと
えば、ＭＩＭ素子を構成したときに図８に示すようなス
イッチングメモリー特性を有するパイ電子共役系を有す
る有機化合物の超薄膜、さらに具体的には、たとえばＬ
Ｂ法で作成された１２層の単分子累積薄膜であるところ
のポリイミド薄膜を７０１として用いた。記録媒体７０
１として、図８に示すようなスイッチングメモリー特性
を有するポリイミドＬＢ薄膜を用いたことにより、書き
換え可能な記録装置が実現できたと同時にすでに実施例
１で説明した走査装置とその駆動方法を応用しているた
め電極２１−２２間の任意の摂乱としての記録媒体の記
録状態を電極２１−２２間電流Ａ又は、レーザー光強度
制御量の変化として、精密に測定することを可能にし
た。特に、導電体部位３と下電極基板２２の距離ｇが、
トンネル電流が流れる程度に非常に短い距離であるよう
に設定することにより、感度が高く、空間分解能が高
い、高密度大容量小型記録再生装置が実現された。ま
た、記録媒体７０１が電極基板２２及び光導電層１に挟
まれた、サンドイッチ構造を有するため、記録媒体７０
１が大気中の水分や誇りによる損傷の畏れから保護され
る。それ故、長期の使用において信頼性の高い高密度大
容量小型記録再生装置が実現される。

【００１４】図９は本発明の実施例２における記録再生
装置の記録方法を示すタイムチャートである。この記録
方法は、記録媒体７０１と該記録媒体を挟持した互いに
対向配置した一対の電極２１−２２と該電極間に電圧を
印加する手段２３と、該電極間に流れる電流を検知する
電流検知手段２４と、前記電極間に配置された外部刺激
により導電率が可逆的に変化する層１と、該層の導電率
を局所的に変化させる手段（Ｉ）３４と、該手段（Ｉ）
により導電率が局所的に変化させられた部位を前記電極
表面に沿って走査移動させる手段（ＩＩ）４１−４４と
を有する記録再生装置において、該手段（Ｉ）３４によ
り導電率が局所的に変化させられた部位３を前記手段
（ＩＩ）４１−４４によって、前記記録媒体７０１上の
所望の位置に移動させ、該記録媒体のしきい値以上の電
圧を前記電圧印加手段２３により印加することにより情
報記録を行うものである。図９において、（ａ）は、記
録パターン及び記録時走査パターンの模式図を示し、
（ｂ）は、電流検知手段２４により検知される電極２１
−２２間に流れる電流Ａを示している。また（ｃ）は、
レーザー光源３１の光強度Ｉであり、（ｄ）は、Ｙ方向
ピエゾ素子４３の駆動電圧Ｖｙを示している。さらに
（ｅ）は、Ｘ方向ピエゾ素子４２の駆動電圧Ｖｘを示
し、（ｆ）は、電極２１−２２間に印加される電圧Ｖｂ
を示している。そして（ｇ）は、記録しようとする情報
パターンの例を示すものである。この記録方法は、図９
に示したように、ピエゾ素子電圧Ｖｘ、Ｖｙを選択し光
導電層１の導電体部位３を記録媒体７０１の所望の記録
位置上にアクセスさせるとともに電極間電流Ａが略一定
となるようにレーザー光強度Ｉをフィードバック制御す
ることにより光導電層１の導電体部位３を記録媒体７０
１の深さｈおよび導電体部位３と下電極基板２２の距離
ｇを適当な値に制御した後、記録媒体７０１に書き込み
電圧を印加することにより行われる。ここで、たとえ
ば、書き込み電圧のパルス高は、３．０Ｖ、パルス幅は
１０μｓｅｃ、制限電極間電流Ａは、０．１ｎＡとし
た。また、この記録方法においては、書き込み電圧を印
加中も電極間電流Ａが一定となるようにレーザー光強度
Ｉをフィードバック制御することにより書き込み電圧印
加時に過大な電流が流れ、装置が損傷することから装置
を保護している。しかしながら、本発明は、これに限定
されることなく例えば、電極間電流Ａが一定となるよう
にレーザー光強度Ｉをフィードバック制御することによ
り光導電層１の導電体部位３を記録媒体７０１の深さｈ
および導電体部位３と下電極基板２２の距離ｇを適当な
値に制御した後、レーザー光強度Ｉへのフィードバック
制御を切った状態で、記録媒体７０１に書き込み電圧を
印加することも可能である。また、この記録方法では図
９（ｄ）（ｅ）（ｆ）に示したように書き込み電圧を印
加中は、光導電層１の導電体部位３を記録媒体７０１の
走査移動を停止させたが、走査移動させながら書き込み
電圧を印加することも可能である。そして、この記録方
法において、導電体部位３と下電極基板２２の距離ｇ
が、トンネル電流が流れる程度に非常に短い距離である
ように設定することにより、ビーム幅が非常に狭い電子
ビームが照射され、直径５−１０ｎｍ程度のきわめてビ
ット径の小さい、記録ビットを形成できた。また、ここ
では、高導電体部位が一つの場合について、説明した
が、上電極２１を分割電極として高導電体部位が、複数
個ある場合も、同様であり複数の高導電体部位と分割電
極を有する記録再生装置では、情報の書き込み及び読み
出しを並列的におこなえるため、記録再生速度が速い記
録再生装置が実現される。

【００１５】図１０または図１１は本発明の実施例２に
おける記録再生装置の再生方法を示すタイムチャートで
ある。この再生方法は、記録媒体７０１と該記録媒体を
挟持した互いに対向配置した一対の電極２１−２２該電
極間に電圧を印加する手段２３と、該電極間に流れる電
流を検知する電流検知手段２４と、前記電極間に配置さ
れた外部刺激により導電率が可逆的に変化する層１と、
該層の導電率を局所的に変化させる手段（Ｉ）３４と、
該手段（Ｉ）により導電率が局所的に変化させられた部
位を前記電極表面に沿って走査移動させる手段（ＩＩ）
４１−４４とを有する記録再生装置において、前記手段
（Ｉ）３４により導電率が局所的に変化させられた部位
３を前記手段（ＩＩ）４１−４４によって、前記電極表
面に沿って走査移動させながら該電極２１−２２間に流
れる電流を前記電流検知手段２３により検知することに
より記録情報を再生するものである。図１０において、
（ａ）は、記録パターン及び再生時走査パターンの模式
図を示し、（ｂ）は、電流検知手段２４により検知され
る電極２１−２２間に流れる電流Ａを示している。また
（ｃ）は、レーザー光源３１の光強度Ｉであり、（ｄ）
は、Ｙ方向ピエゾ素子４３の駆動電圧Ｖｙを示し、
（ｅ）は、ｘ方向ピエゾ素子４２の駆動電圧Ｖｘを示
し、（ｆ）は、電極２１−２２間に印加される電圧Ｖｂ
を示す。この再生方法は、図１０に示したように、電極
間電圧Ｖｂを一定に保ちながら電極間電流Ａが一定とな
るようにレーザー光強度Ｉをフィードバック制御すると
共に、Ｖｘを時間ｔと共に略単調に増加させることによ
り、導電体部位３の深さｈを制御しながら、該導電性部
位３を前記電極表面２１−２２に沿ってＸ軸方向に一定
速度で移動させながら、レーザー光強度Ｉまたはその制
御量を記録媒体から再生させる再生情報としてモニター
することにより行われる。ただし、図１０（ａ）（ｄ）
（ｅ）に示すように、該導電性部位３をＹ方向に移動さ
せる時は、Ｘ方向の移動を停止させ、またそれをＸ方向
に移動させる時は、Ｙ方向の移動を停止させた。ここ
で、たとえば、ＶＢは、０．２Ｖ１制限電極間電流Ａは
０．１ｎＡとした。 ［実施例３］本発明の実施例３を図７に示す。この実施
例３は、実施例１でのべた本発明の走査装置を用いて観
察装置を構成したものである。間隙５１に被観察膜２１
が配置されていること、及び、該電極２１−２２間に流
れる電流Ａを画像情報に変換する手段１２２とを有する
ことを除いて実施例２の記録再生装置とほぼ同様であ
る。すなわち、この装置は、互いに対向配置した一対の
電極２１−２２と、該電極間に電圧を印加する手段２３
と、該電極２１−２２間に流れる電流Ａを検知する電流
検知手段２４と、該電流Ａを画像情報に交換する手段１
２２と、前記電極間に配置された外部刺激により導電率
が可逆的に変化する層１と、該層の導電率を局所的に変
化させる手段（Ｉ）３４と、該手段（Ｉ）３４により導
電率が局所的に変化させられた部位３を前記電極表面に
沿って走査移動させる手段（ＩＩ）４１−４４とにより
構成されている。ここでは、被観察膜１２１を配置した
が、観察対象は、電極２１−２２の界面を含む、電極２
１−２２間の任意の摂乱であって、１２１がなくてもよ
い。実施例３は、実施例１で説明した走査装置とその駆
動方法を応用しているため、電極２１−２２間の任意の
摂乱としての被観察体の空間的特性を電極２１−２２間
電流Ａ又は、レーザー光強度制御量の変化として、精密
に測定し、２次元画像として視覚化することが可能であ
る。特に、導電体部位３と下電極基板２２の距離ｇが、
トンネル電流が流れる程度に非常に短い距離であるよう
に設定することにより、感度が高く、空間分解能が高
い、観察装置が実現される。

【００１６】実施例３の観察装置の駆動は、記録媒体７
０１が被観察層１２１となっていること、及び導電体部
位３の走査中にレーザー光強度制御量の変化量を画像変
換手段１２２により２次元画像として視覚化することを
除いて図１０（ｂ）−（ｆ）にしめした実施例２の駆動
方法と同様の方法により行われる。すなわち、その駆動
は、互いに対向配置した一対の電極２１−２２と該電極
間に電圧を印加する手段２３と、該電極２１−２２間に
流れる電流を検知する電流検知手段２４と、該電流また
は該電流に基づく制御量を画像情報に変換する手段１２
２と、前記電極間に配置された外部刺激により導電率が
可逆的に変化する層１と、該層の導電率を局所的に変化
させる手段（Ｉ）３４と、該手段（Ｉ）により導電率が
局所的に変化させられた部位３を前記電極表面に沿って
走査移動させる手段（ＩＩ）４１−４４とを有する観察
装置において、該手段（Ｉ）により導電率が局所的に変
化させられた部位３を該手段（Ｉ）によって、前記電極
表面に沿って走査移動させながら該電極２１−２２間に
流れる電流を前記電流検知手段２４により検知し、該電
流または該電流に基づく制御量にしたがって、前記画像
情報交換手段１２２により画像情報に変換することによ
り行われる。さらに具体的には、前記電流検知手段２４
により検知された電流値が一定値になるように前記導電
率を局所的に変化させる手段３４を制御することにより
行われる。

【００１７】［実施例４］本発明の実施例４を図１３に
示す。この実施例４は、実施例１と別の走査装置を構成
したものである。実施例４は、外部刺激により導電率が
可逆的に変化する層を有する電極（Ｉ）と該電極（Ｉ）
に対向配置させる電極（ＩＩ）を保持するための手段１
３１−１３４と、該電極間に電圧を印加する手段２３
と、該電極間に流れる電流を検知する電流検知手段２４
と、前記電極間に配置された導電率が可逆的に変化する
層の導電率を局所的に変化させる手段（Ｉ）３４と、該
手段（Ｉ）３４により導電率が局所的に変化させられた
部位を前記電極表面に沿って走査移動させる手段（Ｉ
Ｉ）４１−４４とを有している。図１３において、１３
１、１３３は電極接続端子でもある。また、図１３にお
いて、１３６は、導電率を局所的に変化させる手段
（Ｉ）３４をＺ方向に移動させる手段であり、１３５は
１３６を支える容器である。図１４は、実施例４に装着
して使う、外部刺激により導電率が可逆的に変化する層
を有する電極（Ｉ）と該電極（Ｉ）に対向配置させる電
極（ＩＩ）を有する素子の例である。実施例４の走査装
置に図１４の素子を装着することにより、既にのべた記
録装置、観察装置、または、走査装置を構成できる。同
図において、２１Ｂは、透明電極であり、１Ｂは、外部
刺激により導電率が可逆的に変化する層であり、１４３
は、記録媒体層または被観察層であり、２２Ｂは、下側
電極、２５Ｂは、ガラス基板である。また、１４１−１
４２は電極接続端子であり、図１３の１３１、１３３で
電極接続端子に接続して使うものである。また、１４４
は透明電極上に配置された遮光マスクパターンであり、
トラッキング用または、アライメント用につかわれる。
ここで、記録媒体層または被観察層１４３としては、た
とえば、パイ電子共役系を有する有機超薄膜を用いた。
とくに、遮光マスクパターンを有する少なくとも一方
が、透明な一組の電極でパイ電子共役系を有する有機超
薄膜及び光導電層を挟持した素子を記録媒体として走査
装置に装着することにより、記録媒体の交換が容易で、
情報操作時のアライメント動作およびトラッキング動作
も容易な信頼性の高い書き換え可能な大容量小型記録再
生装置が実現された。

【００１８】［実施例５］本発明の実施例５を図１５に
示す。この実施例５は、実施例４とはさらに別の走査装
置を構成したものである。外部刺激により導電率が可逆
的に変化する層１を有する電極（Ｉ）２１が、１５３に
保持された状態である点を除いて、実施例４とほぼ同様
である。すなわち、実施例５は、外部刺激により可逆的
に変化する層を有する電極（Ｉ）と、該電極（Ｉ）に対
向配置させる電極（ＩＩ）を保持するための手段１３１
−１３２、１５３と、該電極間に電圧を印加する手段２
３と、該電極間に流れる電流を検知する電流検知手段２
４と、前記電極間に配置された導電率が可逆的に変化す
る層の導電率を局所的に変化させる手段（Ｉ）３４と、
該手段（Ｉ）３４により導電率が局所的に変化させられ
た部位を前記電極表面に沿って走査移動させる手段（Ｉ
Ｉ）４１−４４、１５１とを有している。そして、１５
３は、ここでは、外部刺激により導電率が可逆的に変化
する層１を有する電極（Ｉ）２１をＺ方向に移動させる
手段でもある。図１６は、実施例５に装着して使う電極
（Ｉ）に対向配置させる電極（ＩＩ）２２Ｂ上に記録媒
体層または被観察層１４３を配置した素子１６１の例で
ある。実施例５の走査装置に図１６の素子を装着するこ
とにより、既にのべた記録装置、観察装置、または、走
査装置を構成できる。

【００１９】［実施例６］本発明の実施例６を図１７に
示す。この実施例６は、本発明の情報処理装置に用いる
擬似探針を構成したものである。実施例６は、外部刺激
により導電率が可逆的に変化する層１と、該層の導電率
を局所的に変化させる手段（Ｉ）３４により導電率が局
所的に変化させられた部位３を有し、前記外部刺激とし
て中心部の強度が周辺部の強度より強い強度分布を有す
る外部刺激の全体強度を調整し、導電率が局所的に変化
させられた部位３の前記膜厚方向の厚みｈを、中心部の
厚みが周辺部の厚みより厚くなるように構成されてい
る。ここでは、外部刺激として光を用い、その層１とし
ては、光導電層を用いた。同図において３５は、レーザ
ー光線であり、レーザー光線３５としては、中心部の強
度が周辺部の強度より強い光出力分布を持ったものを用
いた。ここでは、２０１に示したような、ガウシアン型
の光強度分布をもったレーザー光線を用いた。また、ビ
ーム幅は、波長程度のビーム幅まで絞られている。この
ように中心部の強度が周辺部の強度より強い光出力分布
を持った線幅の狭いレーザー光線を出力を制御して光導
電層に照射し、導電率が局所的に変化させられた部位３
の前記膜厚方向の厚みｈを中心部の厚みが周辺部の厚み
より厚くなるようにすることにより、先端が十分に細
く、先端極率が十分小さい導電体部位を実現でき、従来
のたとえば、Ｗを電界研摩した探針と同様に、利用でき
るだけでなく、先端形状を可逆的に変化させることがで
きる擬似探針が実現された。

【００２０】

【発明の効果】本発明の情報処理装置は、以上のように
外部刺激により導電率が可逆的に変化する層を電極間に
配置し、前記外部刺激により前記層の導電率が局所的に
変化させられた部位を、前記電極表面に沿って電極間に
流れる電流を検知しながら走査する走査装置を有してい
るから、従来のような先端を尖らした探針を用いること
なく電極間に設けられた記録媒体を走査し、情報の記録
やその再生等の情報処理を行うことができ、それによっ
て、表面の凹凸変化や外部振動、慣性力等がある場合に
も、従来のような先端を尖らした探針に起因して生じる
故障を無くすことができ、信頼性の高い情報処理装置を
実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の走査装置を示す図である。

【図２】実施例１の説明図である。

【図３】本発明の実施例１の走査装置における一つの駆
動方法を示す図である。

【図４】図３に示された駆動方法の説明図である。

【図５】本発明の実施例１の走査装置における別の駆動
方法を示す図である。

【図６】図５に示された駆動方法の説明図である。

【図７】本発明の実施例２の記録再生装置を示す図であ
る。

【図８】本発明の実施例２の記録媒体のスイッチング特
性を示す図である。

【図９】本発明の実施例２の記録再生装置の記録方法を
示すタイムチャートである。

【図１０】本発明の実施例２の記録再生装置の記録方法
を示すタイムチャートである。

【図１１】本発明の実施例２の記録再生装置の記録方法
を示す別のタイムチャートである。

【図１２】本発明の実施例３の観察装置を示す図であ
る。

【図１３】本発明の別の走査装置としての施例４を示す
図である。

【図１４】実施例４に装着される素子構造を示す図であ
る。

【図１５】本発明の別の走査装置としての実施例５を示
す図である。

【図１６】実施例５に装着される素子構造を示す図であ
る。

【図１７】本発明の情報処理装置に用いられる擬似探針
としての実施例６を示す図である。

【符号の説明】

１ 外部刺激により導電率が可逆的に変化する層
（光導電層） ２ 絶縁部位 ３ 光導電体部位 ２１，２２ 電極 ２３ 電圧印加手段 ２４ 電流検出手段 ２５，２６ ガラス基板 ３１ レーザー光源 ３２ 支持台 ３３ 光学系 ３４（３１〜３３） 導電率を局所的に変化させる手段 ４１ Ｘ軸方向の粗動機構 ４２ Ｘ軸方向の微動機構 ４３ Ｙ軸方向の粗動機構 ４４ 回転機構を備えた粗動機構 ４５ 回転テーブル ４６ 回転軸 ４７ 回転用モータ ５１ 光導電層と電極との間隙 ５２ ローパスフイルター ５３ システム全体の制御機構 １２１ 被観察膜 １２２ 画像情報に変換する手段 １３６ Ｚ方向への移動手段 １４１，１４２ 電極接続端子 １４４ 遮光マスクパターン

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走査装置を媒体に対して走査させ情報の
   処理を行うようにした情報処理装置において、外部刺激
   により導電率が可逆的に変化する層を電極間に配置し、
   前記外部刺激により前記層の導電率が局所的に変化させ
   られた部位を、前記電極表面に沿って走査しながら電極
   間に流れる電流を検知するようにした走査装置を有して
   いることを特徴とする情報処理装置。
2. 【請求項２】 前記走査装置は、電流検知手段により検
   知された電流値が略一定となるように導電率を局所的に
   変化させる手段を制御して走査されることを特徴とする
   請求項１に記載の情報処理装置。
3. 【請求項３】 前記層の導電率が局所的に変化させられ
   た部位を、複数有していることを特徴とする請求項１ま
   たは請求項２に記載の情報処理装置。
4. 【請求項４】 前記層は、光、または熱あるいは圧力等
   の外部刺激によりその部位の導電率が局所的に変化させ
   られていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいず
   れか１項に記載の情報処理装置。
5. 【請求項５】 前記電極は、保持手段によって対向配置
   されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいず
   れか１項に記載の情報処理装置。
6. 【請求項６】 前記電極は、遮光マスクパターンを有す
   る少なくとも一方が透明な一組の電極で構成され、前記
   電極間にパイ電子共役系を有する有機超薄膜の記録媒体
   及び光導電層を挟持したことを特徴とする請求項１〜請
   求項５のいずれか１項に記載の情報処理装置。
7. 【請求項７】前記情報処理装置は、記録媒体が配された
   電極間への電圧印加手段を介して情報の記録が行われる
   ことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に
   記載の情報処理装置。
8. 【請求項８】前記情報の記録は、前記導電率が局所的に
   変化させられた部位を前記記録媒体上の所望の位置に移
   動させ、該記録媒体のしきい値以上の電圧を印加するこ
   とによりその情報の記録が行われることを特徴とする請
   求項７に記載の情報処理装置。
9. 【請求項９】前記情報処理装置は、記録媒体が配された
   電極表面への前記走査装置の走査によって記録情報の再
   生が行われることを特徴とする請求項１〜請求項８のい
   ずれか１項に記載の情報処理装置。
10. 【請求項１０】前記情報処理装置は、電極間に流れる電
    流を画像情報に変換する手段を有していることを特徴と
    する請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の情報処
    理装置。
11. 【請求項１１】前記請求項１〜請求項１０のいずれか１
    項に記載の情報処理装置に用いられる疑似探針であっ
    て、外部刺激により導電率が可逆的に変化する層に該外
    部刺激により導電率が局所的に変化させられた部位を形
    成し、前記外部刺激として中心部の強度が周辺部の強度
    より強い強度分布を有する外部刺激の全体強度を調整
    し、導電率が局所的に変化させられた部位の前記膜厚方
    向の厚みを、中心部の厚みが周辺部の厚みより厚くなる
    ようにしたことを特徴とする疑似探針。