JPH09282725A - Information recording/reproducing device - Google Patents

Information recording/reproducing device

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JPH09282725A
JPH09282725A JP11324896A JP11324896A JPH09282725A JP H09282725 A JPH09282725 A JP H09282725A JP 11324896 A JP11324896 A JP 11324896A JP 11324896 A JP11324896 A JP 11324896A JP H09282725 A JPH09282725 A JP H09282725A
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JP
Japan
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information
signal
scanning
probe
bit
Prior art date
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Pending
Application number
JP11324896A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shunichi Shito
俊一 紫藤
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Publication of JPH09282725A publication Critical patent/JPH09282725A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To extract an information signal with good sensitivity by reproducing recording information according to a change in a tunnel current between a probe and a sample. SOLUTION: A specified voltage is applied to a recording medium 102 by a bias applying part 105, and a probe 101 is brought close until a tunnel current is detected. The detected current of the probe 101 is inputted to a bit signal detecting part 106, the bit frequency component of the detected tunnel current is sent to a data extracting processing part 112 as an amplified bit signal, and information recorded beforehand is reproduced from the bit detecting timing of the signal and the positional information of the probe 101 on the medium 102. The reproduced information is sent from the processing part 112 to an image data outputting part, a voice outputting part or an information processing part for using the same as computer numerical data. A relative positional relationship between the medium 102 and the probe 101 is changed by the scanning motion of moving on a movable stage 104 with a control signal outputted from a scanning control part 107 via Y and X scanning signal generating parts 108 and 109.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、探針と試料を両者
間に電圧を印加し、接近させることによって生じる電気
現象を利用した情報の記録再生装置に係り、特に探針と
試料との間に流れる電流値を測定し、その電流信号の変
化から記録されている情報を再生する情報記録再生装置
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an information recording / reproducing apparatus utilizing an electric phenomenon generated by applying a voltage between a probe and a sample and bringing them closer to each other, and particularly to a device between the probe and the sample. The present invention relates to an information recording / reproducing apparatus that measures the value of a current flowing through a recording medium and reproduces recorded information from the change in the current signal.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、探針と試料とを接近させ、その時
に生じる物理現象(トンネル現象等)を利用して、物質
表面及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(以下STMと略す)が開発され、[G.
Binning 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 an STM) capable of directly observing the electronic structure of a material surface and its vicinity by utilizing a physical phenomenon (tunnel phenomenon or the like) generated by bringing a probe and a sample close to each other. Is abbreviated as [G.
Binning et al. , Helvetica
Physica Acta, 55, 726 (198
2)], real space images can be measured with high resolution regardless of whether they are single crystals or amorphous. In addition, STM has the advantage that it can be observed at low power without damaging the medium due to electric current. Furthermore, it can be used not only in ultra-high vacuum but also in air and solutions and used for various materials. It is expected to have a wide range of applications in academic and research fields.

【0003】また、産業分野においても、近年、原子あ
るいは分子サイズの空間分解能を有する原理に着目し、
特開昭63−161552号公報および特開昭63−1
61553号公報に開示されているように、媒体に記録
層を用いることによる情報記録再生装置への応用、実用
化が精力的に進められている。これらの方法では具体的
に、記録媒体であるAu電極上に積層されたSOAZ・
ラングミェアーブロジェット(LB)膜を記録媒体とし
て用い、その上にビットを記録、再生する。記録はプロ
ーブと媒体の間にバイアス印加回路を用いてバイアス電
圧として波高値−6V及び+1.5Vの連続したパルス
波を重畳した電圧を試料・探針間に印加することで行な
う。再生はプローブと媒体の間にある一定のDC電圧を
印加しながら媒体表面をプローブで走査することによっ
て行なう。たとえばこの方法によって、媒体上には図6
に模式的に示すように高抵抗なLB膜中の一部に低抵抗
な部分Aができている。再生時に、Au電極に所定のD
C電圧を印加して探針を流れる電流を測定すると、高抵
抗な部分(図6においてLB膜の斜線部分B)を走査移
動しているときはほとんど電流が流れないが、ひとたび
記録されたビット部分に探針が入ると電流値は急に上昇
する。
In the industrial field, in recent years, attention has been paid to the principle of having a spatial resolution of an atomic or molecular size.
JP-A-63-161552 and JP-A-63-1
As disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 61553, application and practical application to an information recording / reproducing apparatus by using a recording layer for a medium have been vigorously pursued. Specifically, in these methods, the SOAZ layer stacked on the Au electrode which is the recording medium is
A Langmeir Blodgett (LB) film is used as a recording medium, and bits are recorded and reproduced on the recording medium. Recording is performed by using a bias applying circuit between the probe and the medium, and applying a voltage as a bias voltage on which continuous pulse waves having peak values of −6 V and +1.5 V are superimposed, between the sample and the probe. Reproduction is performed by scanning the surface of the medium with the probe while applying a constant DC voltage between the probe and the medium. For example, according to this method, the medium shown in FIG.
As schematically shown in FIG. 3, a low resistance portion A is formed in a part of the high resistance LB film. When reproducing, a predetermined D on the Au electrode
When the current flowing through the probe is measured by applying the C voltage, almost no current flows when scanning and moving the high resistance portion (hatched portion B of the LB film in FIG. 6), but the bit recorded once When the probe enters the part, the current value suddenly rises.

【0004】ここで、ビット検出時の探針とAu電極の
間に流れている電流を見てみると、図5の点線で示すよ
うに流れている。探針の走査速度が大きい場合には
(a)に示すように大きく流れている時間は短く、反対
に走査速度が小さい場合には(b)に示すように長い時
間大きな電流が流れているようになる。上記の記録再生
動作に必要なことは必ずしも電流値を測定することでは
なく、ビットの上を探針が通過したことを効率よく検出
することであるが、検出電流値には様々なノイズが含ま
れてしまう。特に微小な電流値を測定しなければならな
い本発明では、ノイズは大きな問題である。
Here, looking at the current flowing between the probe and the Au electrode at the time of bit detection, the current flows as shown by the dotted line in FIG. When the scanning speed of the probe is high, the time during which the current is large as shown in (a) is short, and when the scanning speed is low, it seems that a large current is flowing for a long time as shown in (b). become. What is necessary for the above recording / reproducing operation is not necessarily to measure the current value but to detect efficiently that the probe has passed over the bit, but the detected current value contains various noises. Get lost. Particularly in the present invention in which a very small current value must be measured, noise is a big problem.

【0005】ノイズの原因は例えば、LB膜の局所的な
膜厚のむらによって、膜厚の小さな部分では本来高抵抗
である無記録部分の抵抗が局所的に下がってしまった
り、反対に膜厚が大きくなってしまった部分では、記録
部分の抵抗値がそれほど下がっていなかったりする事が
あり、電流値の減少や増大を生じてしまう。また、検出
および駆動系に用いられている電気回路が電源ノイズに
よって出力信号にノイズを含んでしまっている場合もあ
る。検出系電気回路が外部からの電磁波等から受ける影
響によって生ずるノイズもある。また、媒体と探針の距
離制御を本実施例では圧電素子で行なっているが、圧電
素子は温度等の影響でドリフトを起こすことが知られて
おり、それにより媒体、探針間の距離が変化し、それが
検出電流にノイズとなって影響を及ぼすこともある。
The cause of the noise is, for example, the local unevenness of the film thickness of the LB film locally lowers the resistance of the non-recorded portion which is originally high resistance in the small film thickness portion, or conversely the film thickness is reduced. In the enlarged portion, the resistance value of the recording portion may not be lowered so much, and the current value may be decreased or increased. In addition, the electric circuit used in the detection and drive system may include noise in the output signal due to power supply noise. There is also noise caused by the influence of the electromagnetic waves from the outside on the detection system electric circuit. Further, although the distance between the medium and the probe is controlled by the piezoelectric element in the present embodiment, it is known that the piezoelectric element causes a drift due to the influence of temperature, etc. It may change, and it may affect the detection current as noise.

【0006】以上の様々なノイズからの影響をできるだ
け抑えるためには、ノイズの周波数成分を利用して除去
する、すなわちバンドパスフィルタを用いることが効果
的である。上記のノイズのうちLB膜厚のむらや圧電素
子のドリフトは時間的に長い変化であり、周波数成分と
しては低周波側にある。一方、回路系のノイズは反対に
高周波側にあることが多い(電源の50Hzノイズ等は
除く)。
In order to suppress the influence of various noises as much as possible, it is effective to remove the noise by utilizing the frequency component of the noise, that is, to use a bandpass filter. Among the above noises, the unevenness of the LB film thickness and the drift of the piezoelectric element are long changes in time, and the frequency components are on the low frequency side. On the other hand, the noise of the circuit system is often on the high frequency side (excluding the 50 Hz noise of the power supply).

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら一方、再
生したいビット信号は、その周波数帯域において幅を持
つことが多い。それは、一つにメモリシステムにおいて
はビデオの特殊再生などに代表されるように様々な転送
レートによる再生が要求されるために、探針の走査速度
は必ずしも一定ではないことがあげられる。例えば10
分の1のスロー再生等では走査速度を10分の1に落と
すことも考えられる。この場合ビット再生信号の主な周
波数成分は10分の1に落ちることになる。
On the other hand, the bit signal to be reproduced often has a width in its frequency band. One reason is that the scanning speed of the probe is not always constant because the memory system requires reproduction at various transfer rates as typified by video special reproduction. For example, 10
It is also conceivable to reduce the scanning speed to 1/10 in 1/10 slow reproduction or the like. In this case, the main frequency component of the bit reproduction signal drops to 1/10.

【0008】そして、もう一つとしてはビットの大きさ
のばらつきが挙げられる。例えばビットの径は探針の先
端形状がばらつく場合には例えばある時は5nmと小さ
く、またある時は20nmと大きくなったりする事もあ
る。この場合には周波数として4倍程度変化してしまう
ことになる。上記のように、ビット検出時の電流信号の
周波数成分に幅がある場合にバンドパスフィルタを用い
ると、ある条件では極端に再生感度が低下する結果にな
る。例えば図5(a)(b)の実線波形は点線に示す電
流信号をある周波数特性を持つバンドパスフィルタに通
して得られたものであるが、流れた電流(点線)のピー
ク値は両者同じであるが、バンドパスを通った後の波形
(実線)のピーク値は異なり、速く走査したもの(a)
では感度が落ちてしまっていることがよくわかる。これ
は、フィルタの帯域とビット信号の周波数成分が合って
いないことによるものである。後段のビット検出におい
ては一般的にあるスレショルド電圧(図中のJTh)を決
めて、それを越えるものをビットと認識するようにする
ことが考えられるため、このような測定感度の低下はビ
ットの検出誤りを招き、情報再生のエラーレートの増大
につながってしまい、問題であった。
Another problem is the variation in bit size. For example, if the tip shape of the probe varies, the bit diameter may be as small as 5 nm at one time and as large as 20 nm at another time. In this case, the frequency will change about four times. As described above, when the bandpass filter is used when the frequency component of the current signal at the time of bit detection has a width, the reproduction sensitivity is extremely lowered under a certain condition. For example, the solid line waveforms in FIGS. 5A and 5B are obtained by passing the current signal indicated by the dotted line through a bandpass filter having a certain frequency characteristic, but the peak values of the flowing current (dotted line) are the same. However, the peak value of the waveform (solid line) after passing through the bandpass is different, and the value was swiftly scanned (a).
Then you can see that the sensitivity has dropped. This is because the band of the filter does not match the frequency component of the bit signal. In the bit detection in the latter stage, it is generally considered that a certain threshold voltage (J Th in the figure) is determined, and a voltage exceeding it is recognized as a bit. Is caused, which leads to an increase in error rate of information reproduction, which is a problem.

【0009】そこで本発明は、上記従来技術における課
題を解決し、検出信号の中から情報信号を感度よく取り
出すことができ、また同じ走査条件の下で再現性よく情
報を得ることが可能な情報記録再生装置を提供すること
を目的としている。
Therefore, the present invention solves the above-mentioned problems in the prior art, information signals can be extracted from the detection signals with high sensitivity, and information can be obtained with good reproducibility under the same scanning conditions. An object is to provide a recording / reproducing device.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、探針と記録媒体を平行に走査する走査機構
と、前記探針と前記記録媒体の間に電圧を印加する電圧
印加手段と、前記走査機構による平行走査時に探針と記
録媒体との間に流れるトンネル電流値から得られる微細
信号を検出する微細信号検出手段とを少なくとも備え、
情報の記録・再生を行う情報記録再生装置において、前
記微細信号検出手段が特定の周波数帯域付近のみを増幅
するための信号増幅手段を有するように構成したもので
ある。そして、本発明においては、前記信号増幅手段の
周波数帯域を、前記走査機構からの走査情報により算出
された情報信号の周波数帯域に基づいて設定するように
構成することができる。また、本発明においては、前記
情報記録再生装置は、前記走査機構からの走査情報と前
記微細信号検出手段の信号増幅手段により増幅される周
波数帯域とを対応させて記憶する記憶手段を有する構成
を採ることができる。また、本発明においては、前記微
細信号検出手段は、前記記憶手段に記憶されている情報
から、前記走査機構の走査情報に対応した増幅周波数帯
域呼び出し、それに基づいて前記信号増幅手段の周波数
帯域を設定することができ、また、その増幅する周波数
帯域を任意に設定するように構成することができる。
In order to solve the above problems, the present invention provides a scanning mechanism for scanning a probe and a recording medium in parallel, and a voltage application for applying a voltage between the probe and the recording medium. Means, and at least a fine signal detecting means for detecting a fine signal obtained from a tunnel current value flowing between the probe and the recording medium during parallel scanning by the scanning mechanism,
In an information recording / reproducing apparatus for recording / reproducing information, the fine signal detecting means has a signal amplifying means for amplifying only the vicinity of a specific frequency band. In the present invention, the frequency band of the signal amplifying means can be set based on the frequency band of the information signal calculated from the scanning information from the scanning mechanism. Further, in the present invention, the information recording / reproducing apparatus is configured to have a storage unit that stores the scanning information from the scanning mechanism and the frequency band amplified by the signal amplification unit of the fine signal detection unit in association with each other. Can be taken. Further, in the present invention, the fine signal detection means calls the amplification frequency band corresponding to the scanning information of the scanning mechanism from the information stored in the storage means, and based on that calls the frequency band of the signal amplification means. It can be set, and the frequency band to be amplified can be set arbitrarily.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】本発明は上記構成により前述した
本発明の目的を達成するものであるが、より具体的に
は、媒体基板と探針との間に記録用及び再生用のバイア
スを印加するためのバイアス印加回路と、探針と媒体基
板との間を流れる電流信号を検出する電流検出手段とを
有する記録再生装置において、再生時に検出された信号
にバンドパスフィルタを作用させ、記録した情報信号を
取り出す場合に探針が媒体上を走査するその線速度に応
じて上記フィルタの帯域を調節するように構成し、ま
た、走査条件に応じた帯域を実現するための回路定数を
記憶するためのメモリ手段をも有するように構成するこ
とによって、検出信号の中から情報信号を感度よく取り
出すことができ、また同じ走査条件の下で再現性よく情
報を得ることが可能となる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention achieves the above-described object of the present invention with the above-described structure. More specifically, a recording and reproducing bias is provided between the medium substrate and the probe. In a recording / reproducing apparatus having a bias applying circuit for applying and a current detecting means for detecting a current signal flowing between a probe and a medium substrate, a band pass filter is applied to a signal detected at the time of reproduction to record. The probe is configured to adjust the band of the filter according to the linear velocity at which the probe scans the medium when the information signal is taken out, and the circuit constants for realizing the band according to the scanning condition are stored. It is possible to extract the information signal from the detection signal with high sensitivity and also to obtain the information with good reproducibility under the same scanning condition, by configuring it so as to also have a memory means for That.

【0012】[0012]

【実施例】以下、実施例によって本発明を詳細に説明す
る。 [実施例1]図1は本発明の基本構成である。記録媒体
102はバイアス印加部105によって所定の電圧が印
加され、カンチレバー103上に設置された探針101
との間にトンネル電流JTが観測されるまで接近した状
態を示している。トンネル電流JTが観測されるまで探
針101を記録媒体102に近づける過程は本構成図に
は示していないが粗動および微動機構によって精度よく
行なった。トンネル電流JTは探針101によって検出
した後、本発明における特徴的な部分であるビット信号
検出部106に入力され、ビット信号が電流信号から検
出される。その後検出されたビット信号は情報再生のた
めにデータ抽出処理部112に送られて情報としての再
生が行なわれる。
The present invention will be described below in detail with reference to examples. [Embodiment 1] FIG. 1 shows the basic configuration of the present invention. A predetermined voltage is applied to the recording medium 102 by the bias applying unit 105, and the probe 101 installed on the cantilever 103 is installed.
It shows a state in which the tunnel current J T has been approached until the observation. The process of bringing the probe 101 close to the recording medium 102 until the tunnel current JT is observed was performed with high accuracy by the coarse and fine movement mechanisms, although not shown in this configuration diagram. The tunnel current J T is detected by the probe 101 and then input to the bit signal detection unit 106, which is a characteristic part of the present invention, and the bit signal is detected from the current signal. Thereafter, the detected bit signal is sent to the data extraction processing unit 112 for information reproduction, and reproduction as information is performed.

【0013】ビット信号とは検出されたトンネル電流の
ビットの周波数成分を増幅した信号で、データ抽出処理
部112は、その信号のビット検出タイミングと媒体上
の探針位置情報から、あらかじめ記録されてある情報を
再生する。この部分は後に詳述する。再生された情報は
データ抽出処理部112から、図示されていないが、画
像データ出力部や音声出力部、あるいはコンピュータの
数値データとして利用する等の情報処理部が後段に続
く。また、記録媒体102と探針101との相対位置関
係は可動ステージ104の走査運動によって変化させる
ことができる。具体的には、ステージ104は内部にア
クチュエータを供え、Y走査信号生成部108、X走査
信号生成部109からアンプ110を通して送られてく
る駆動信号によって記録媒体表面面内方向(XY方向)
に記録媒体を移動させる。各走査信号生成部(108、
109)は全段の走査制御部107の出力する制御信号
によってオフセット位置、走査周波数、主走査(X走
査)幅、副走査(Y走査)幅などの制御情報を元に走査
信号を生成する。
The bit signal is a signal obtained by amplifying the frequency component of the detected bit of the tunnel current, and the data extraction processing unit 112 records it in advance based on the bit detection timing of the signal and the probe position information on the medium. Play some information. This part will be described later in detail. Although not shown, the reproduced information from the data extraction processing unit 112 is followed by an image data output unit, an audio output unit, or an information processing unit such as used as numerical data of a computer. Further, the relative positional relationship between the recording medium 102 and the probe 101 can be changed by the scanning movement of the movable stage 104. Specifically, the stage 104 has an actuator provided therein, and in response to a drive signal sent from the Y scanning signal generating unit 108 and the X scanning signal generating unit 109 through the amplifier 110, the recording medium surface in-plane direction (XY direction).
Move the recording medium to. Each scanning signal generation unit (108,
109) generates a scanning signal based on control information such as an offset position, a scanning frequency, a main scanning (X scanning) width, and a sub scanning (Y scanning) width according to a control signal output from the scanning control unit 107 of all stages.

【0014】次に本発明で特徴的な部分であるビット信
号検出部106の動作の詳細について図に基づいて説明
する。ビット信号検出部106は図2に示すような内部
構成になっている。得られた電流信号はまずプリアンプ
201に入力され所定の増幅度で増幅される。このプリ
アンプ部分は図3に示すようなトランジスタ回路を用い
た。トランジスタT1、T2は電流増幅率としておよそ
1000倍のものを用いており、ダーリントンに接続す
ることでプリアンプ全体としては106の増幅度を持っ
ている。Rsは10MΩ、R1は10kΩの抵抗をもち
いた。電源電圧は+Vとして+15V、−Vとして−1
5Vを用いている。出力インピーダンスを低くするため
にエミッタフォロアで出力した。次にこのプリアンプか
ら出力された電流信号はそのまま電流として増幅されて
後段のバンドパスフィルタ202に入力される。
Next, details of the operation of the bit signal detector 106, which is a characteristic part of the present invention, will be described with reference to the drawings. The bit signal detector 106 has an internal configuration as shown in FIG. The obtained current signal is first input to the preamplifier 201 and amplified with a predetermined amplification degree. For this preamplifier part, a transistor circuit as shown in FIG. 3 was used. The transistors T1 and T2 have a current amplification factor of about 1000 times, and when connected to Darlington, the preamplifier as a whole has an amplification factor of 10 6 . Rs has a resistance of 10 MΩ and R1 has a resistance of 10 kΩ. The power supply voltage is + 15V for + V and -1 for -V
5V is used. Output was made with an emitter follower to lower the output impedance. Next, the current signal output from this preamplifier is amplified as it is as a current and input to the bandpass filter 202 in the subsequent stage.

【0015】バンドパスフィルタ202の回路の概略を
図4に示す。入力された信号はSW1を通ってカップリ
ングコンデンサCc1〜3でまず低周波成分をカットす
る。つぎに、このAC信号をOPアンプUとそのフィー
ドバックにコンデンサCf1〜3を用いたLPFによっ
て高周波数成分をカットする。Rfは1MΩ、Rcは1
00Ωを用い、この回路では104の最大増幅率を得て
いる。なお、このOPアンプは小信号、広帯域のものを
用いている。ここで、適当にCc1〜3、Cf1〜3の
値を調節すると、所望のバンドパスフィルタを得ること
が可能である。スイッチ制御回路401は、検出するビ
ット信号の周波数成分に応じて動作する。例えば本実施
例では前述した方式によってLB膜・Au電極の記録媒
体に探針によってパルス電圧を加えることによってビッ
トを形成するが、この場合にできるビットの大きさは約
10nmであった。探針の線速度は往復走査の周波数と
走査幅とによるが、たとえば走査領域を5μmとしたと
き、走査周波数10Hzの場合探針の線速度は100μ
m/secとなるから、ビット上を探針が通過する時間
は0.1msecとなる。逆数をとってビット信号の周
波数は10kHzとなる。同様に計算することで、周波
数100Hzの場合は100kHz、1Hzの場合は1
kHzとなる。ここで、前述のCc1〜3、Cf1〜3
を適当に調節することでCc1とCf1、Cc2とCf
2、Cc3とCf3を組み合わせることで図7に示すよ
うな特性を得ることができる。
An outline of the circuit of the bandpass filter 202 is shown in FIG. The input signal is passed through SW1 and the low frequency components are first cut by the coupling capacitors Cc1-3. Next, this AC signal is cut into high-frequency components by an LPF using an OP amplifier U and capacitors Cf1 to Cf1 for its feedback. Rf is 1 MΩ, Rc is 1
The maximum amplification factor of 10 4 is obtained in this circuit using 00Ω. It should be noted that this OP amplifier uses a small signal and a wide band. Here, by appropriately adjusting the values of Cc1 to 3 and Cf1 to 3, it is possible to obtain a desired bandpass filter. The switch control circuit 401 operates according to the frequency component of the bit signal to be detected. For example, in this embodiment, a bit is formed by applying a pulse voltage to the recording medium of the LB film / Au electrode by a probe according to the method described above, and the size of the bit that can be formed in this case was about 10 nm. The linear velocity of the probe depends on the frequency of reciprocal scanning and the scanning width. For example, when the scanning region is 5 μm and the scanning frequency is 10 Hz, the linear velocity of the probe is 100 μm.
Since it is m / sec, the time required for the probe to pass over the bit is 0.1 msec. By taking the reciprocal, the frequency of the bit signal becomes 10 kHz. By performing the same calculation, 100 kHz for a frequency of 100 Hz and 1 for a frequency of 1 Hz
kHz. Here, the aforementioned Cc1 to 3 and Cf1 to 3
Cc1 and Cf1 and Cc2 and Cf by adjusting
2. By combining Cc3 and Cf3, the characteristics shown in FIG. 7 can be obtained.

【0016】図4におけるスイッチ制御回路401は図
1の走査制御部107から送られてくる走査周波数の情
報を受けてスイッチを切り換え、BPFの通過域をビッ
ト信号の周波数帯に合わせる。これによって走査周波数
が1Hz、10Hz、100Hzの時には自動的にスイ
ッチが切り替わり、感度よくビット検出ができるように
なった。また、走査幅にも変化を持たせた場合には、上
記と同様な方法によってCcとCfの組を求めてスイッ
チによって切り換えて感度を合わせることができる。ま
た、ユーザが入力装置111によってマニュアルでスイ
ッチを制御することもでき、信号レベルを調整したりす
るためにBPFの通過域をマニュアルで設定できるよう
にもなっている。
The switch control circuit 401 in FIG. 4 switches the switch in response to the scanning frequency information sent from the scanning control unit 107 in FIG. 1, and matches the pass band of the BPF with the frequency band of the bit signal. As a result, when the scanning frequency is 1 Hz, 10 Hz, or 100 Hz, the switch is automatically switched, and bit detection can be performed with high sensitivity. Further, when the scanning width is also changed, the sensitivity can be adjusted by obtaining a pair of Cc and Cf by the same method as above and switching them with a switch. Further, the user can manually control the switch by the input device 111, and the pass band of the BPF can be manually set in order to adjust the signal level.

【0017】[実施例2]図8、9を用いて本発明の実
施例2の説明を行なう。前述のように、探針の往復走査
の周波数と走査幅によって測定されるビット信号の周波
数成分が変化を受けることになるが、もう一つ記録され
るビットの大きさによっても再生ビット信号の周波数は
変化する。この原因としては探針の先端形状が挙げられ
る。探針形状が先鋭な場合は小さなビットが形成され、
鈍い場合には大きなビットが形成される傾向にある。こ
のような場合には、図2に示すバンドパスフィルタ20
2の通過域の調整を微細に行なう必要がでてくる。ま
た、その調整は使用する探針の形状によって変化を受け
るので、ある探針ではある帯域にあっても、別の探針で
は同じ帯域では感度の低下を引き起こしてしまう。
[Second Embodiment] A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As described above, the frequency component of the bit signal measured by the frequency of the reciprocating scanning of the probe and the scanning width will be changed, but the frequency of the reproduced bit signal will also depend on the size of the recorded bit. Changes. The cause is the tip shape of the probe. When the probe shape is sharp, a small bit is formed,
When it is dull, large bits tend to be formed. In such a case, the bandpass filter 20 shown in FIG.
It becomes necessary to finely adjust the pass band of 2. Further, the adjustment is changed depending on the shape of the probe used, so that the sensitivity is lowered in one probe in a certain band and in another probe in the same band.

【0018】図8は実施例1の図4にあたるもので、図
2におけるバンドパスフィルタ202の部分を示してい
る。カップリングコンデンサの代わりにコンデンサアレ
イC803を、フィードバックコンデンサの代わりにコ
ンデンサアレイF804を用いている。それぞれのコン
デンサアレイの中身は図9に示した。スイッチ制御回路
801によって19本のスイッチコントロール信号がバ
スの形でコンデンサアレイに供給されている。コンデン
サの種類は図9上から 1pF、2pF、3pF、5pF 20pF、30pF、50pF 200pF、300pF、500pF 2nF、3nF、5nF 20nF、30nF、50nF 200nF、300nF、500nF というようにそろえられている。これによってこのアレ
イでは1pF〜1.111111μFまでを1pFの分
解能で設定できる。このとき、それぞれの容量をc1=
1pF〜c19=500nFとし、それを制御するスイ
ッチ制御回路801のコントロール信号をs1〜s19
とする。設定容量をCsとしたとき、Cs−cx≧0な
らばsxをオンにする動作をx=19、18、17・・
と行なっていく。こうすることによって、設定容量値を
s1〜s19の信号のオンオフで表現できる。
FIG. 8 corresponds to FIG. 4 of the first embodiment and shows a portion of the bandpass filter 202 in FIG. A capacitor array C803 is used instead of the coupling capacitor, and a capacitor array F804 is used instead of the feedback capacitor. The contents of each capacitor array are shown in FIG. The switch control circuit 801 supplies 19 switch control signals to the capacitor array in the form of a bus. The types of capacitors are 1pF, 2pF, 3pF, 5pF 20pF, 30pF, 50pF 200pF, 300pF, 500pF 2nF, 3nF, 5nF 20nF, 30nF, 50nF 200nF, 300nF and 500nF. This allows the array to set 1 pF to 1.111111 μF with a resolution of 1 pF. At this time, each capacity is c1 =
1 pF to c19 = 500 nF, and the control signals of the switch control circuit 801 for controlling it are set to s1 to s19.
And When the set capacity is Cs, if Cs-cx ≧ 0, the operation of turning on sx is x = 19, 18, 17 ...
And go. By doing so, the set capacitance value can be expressed by turning on and off the signals of s1 to s19.

【0019】つぎに、図8のBPFの全体の動作につい
て説明する。再生走査が開始されると、まずあらかじめ
セットされていたコンデンサアレイの容量によってビッ
ト信号検出を行なう。ここでバンドが合っていない場合
は、オペレータがマニュアルでスイッチを走査し、BP
Fの通過域を調節する。設定が終了すると、スイッチ制
御回路801はその走査情報に対する設定容量をバッフ
ァメモリ802に記憶しておく。つぎに、走査条件を変
更した場合にも同様な走査を行ない、バッファメモリ8
02にカップリング及びフィードバックのコンデンサ容
量をそれぞれs1〜s19の19ビットのデータとして
走査情報と対応させ記憶する。こうすることによって、
再び再生条件を元に戻した場合には、スイッチ制御回路
801はバッファメモリ802からそれぞれのコンデン
サ容量の条件を引き出し、自動的にセットする。1度、
ある探針とある走査条件について最適なコンデンサ容量
のペアをセットすると、再びその探針および走査条件で
再生する場合には自動的に最適な感度でBPFを動作さ
せることが可能となる。
Next, the overall operation of the BPF of FIG. 8 will be described. When the reproduction scanning is started, first, the bit signal is detected by the preset capacity of the capacitor array. If the bands do not match here, the operator manually scans the switch and
Adjust the passband of F. When the setting is completed, the switch control circuit 801 stores the set capacity for the scan information in the buffer memory 802. Next, when the scanning conditions are changed, the same scanning is performed and the buffer memory 8
In 02, the coupling and feedback capacitor capacities are stored as 19-bit data s1 to s19 in association with the scan information. By doing this,
When the reproduction condition is returned to the original condition, the switch control circuit 801 extracts the condition of each capacitor capacity from the buffer memory 802 and automatically sets it. Once
By setting a pair of optimum capacitor capacitances for a certain probe and a certain scanning condition, it becomes possible to automatically operate the BPF with the optimum sensitivity when reproducing again with the probe and the scanning condition.

【0020】[0020]

【発明の効果】本発明は、以上の構成によりビットの有
無を感度よく検出することが可能となり、それにより、
情報の記録再生における読みとりエラーを低減すること
ができ、余分な誤り訂正のための冗長ビットを設ける必
要がなく、記録密度の向上を図ることができる。また、
本発明は、以上の構成により、ビット信号の周波数成分
以外を効率よくカットすることが可能となり、種々のノ
イズ対策を軽減することができ、システムの簡単化を図
ることができる。
According to the present invention, it is possible to detect the presence or absence of a bit with high sensitivity by the above configuration.
It is possible to reduce reading errors in recording / reproducing information, eliminate the need to provide redundant bits for extra error correction, and improve the recording density. Also,
According to the present invention, with the above configuration, it is possible to efficiently cut out the frequency components other than the frequency component of the bit signal, reduce various noise countermeasures, and simplify the system.

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

【図1】本発明の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 embodiment of the present invention.

【図2】ビット信号検出部の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a bit signal detection unit.

【図3】プリアンプの回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram of a preamplifier.

【図4】実施例1におけるバンドパスフィルタの回路図
である。
FIG. 4 is a circuit diagram of a bandpass filter according to the first embodiment.

【図5】バンドパスフイルタのパルス特性を説明する図
である。
FIG. 5 is a diagram illustrating pulse characteristics of a bandpass filter.

【図6】記録媒体上のビットと走査探針の関係を示す概
念図である。
FIG. 6 is a conceptual diagram showing a relationship between a bit on a recording medium and a scanning probe.

【図7】バンドパスフィルタの周波数特性の1例であ
る。
FIG. 7 is an example of frequency characteristics of a bandpass filter.

【図8】実施例2におけるバンドパスフィルタの回路図
である。
FIG. 8 is a circuit diagram of a bandpass filter according to a second embodiment.

【図9】コンデンサアレイの回路図の概略である。FIG. 9 is a schematic circuit diagram of a capacitor array.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101:探針 102:記録媒体 103:カンチレバー 104:可動ステージ 105:バイアス印加部 106:ビット信号検出部 107:走査制御部 108:Y走査信号生成部 109:X走査信号生成部 110:アンプ 111:入力装置 112:データ抽出処理部 201:プリアンプ 202:バンドパスフィルタ 401:スイッチ制御回路 801:スイッチ制御回路 802:バッファメモリ 803:コンデンサアレイC 804:コンデンサアレイF 101: probe 102: recording medium 103: cantilever 104: movable stage 105: bias application unit 106: bit signal detection unit 107: scanning control unit 108: Y scanning signal generation unit 109: X scanning signal generation unit 110: amplifier 111: Input device 112: Data extraction processing unit 201: Preamplifier 202: Bandpass filter 401: Switch control circuit 801: Switch control circuit 802: Buffer memory 803: Capacitor array C 804: Capacitor array F

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】探針と記録媒体を平行に走査する走査機構
と、前記探針と前記記録媒体の間に電圧を印加する電圧
印加手段と、前記走査機構による平行走査時に探針と記
録媒体との間に流れるトンネル電流値から得られる微細
信号を検出する微細信号検出手段とを少なくとも備え、
情報の記録・再生を行う情報記録再生装置であって、 前記微細信号検出手段が特定の周波数帯域付近のみを増
幅するための信号増幅手段を有していることを特徴とす
る情報記録再生装置。
1. A scanning mechanism for scanning a probe and a recording medium in parallel, a voltage applying means for applying a voltage between the probe and the recording medium, and a probe and a recording medium during parallel scanning by the scanning mechanism. And at least a fine signal detecting means for detecting a fine signal obtained from a tunnel current value flowing between
An information recording / reproducing apparatus for recording / reproducing information, wherein the fine signal detecting means has a signal amplifying means for amplifying only the vicinity of a specific frequency band.
【請求項2】前記信号増幅手段の周波数帯域は、前記走
査機構からの走査情報により算出された情報信号の周波
数帯域に基づいて設定されることを特徴とする請求項1
に記載の情報記録再生装置。
2. The frequency band of the signal amplifying means is set based on the frequency band of the information signal calculated from the scanning information from the scanning mechanism.
An information recording / reproducing apparatus according to claim 1.
【請求項3】前記情報記録再生装置は、前記走査機構か
らの走査情報と前記微細信号検出手段の信号増幅手段に
より増幅される周波数帯域とを対応させて記憶する記憶
手段を有していることを特徴とする請求項1または請求
項2に記載の情報記録再生装置。
3. The information recording / reproducing apparatus has storage means for storing scanning information from the scanning mechanism and frequency bands amplified by the signal amplification means of the fine signal detection means in association with each other. The information recording / reproducing apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that:
【請求項4】前記微細信号検出手段は、前記記憶手段に
記憶されている情報から、前記走査機構の走査情報に対
応した増幅周波数帯域呼び出し、それに基づいて前記信
号増幅手段の周波数帯域を設定することを特徴とする請
求項3に記載の情報記録再生装置。
4. The fine signal detection means calls an amplification frequency band corresponding to the scanning information of the scanning mechanism from the information stored in the storage means, and sets the frequency band of the signal amplification means based on the calling. The information recording / reproducing apparatus according to claim 3, wherein
【請求項5】前記微細信号検出手段は、その増幅する周
波数帯域を任意に設定できることを特徴とする請求項3
または請求項4に記載の情報記録再生装置。
5. The fine signal detecting means is capable of arbitrarily setting a frequency band to be amplified.
Alternatively, the information recording / reproducing apparatus according to claim 4.
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