JPH10112082A - 情報記録再生装置、および情報記録再生方法 - Google Patents
情報記録再生装置、および情報記録再生方法Info
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- JPH10112082A JPH10112082A JP8284670A JP28467096A JPH10112082A JP H10112082 A JPH10112082 A JP H10112082A JP 8284670 A JP8284670 A JP 8284670A JP 28467096 A JP28467096 A JP 28467096A JP H10112082 A JPH10112082 A JP H10112082A
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- 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
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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
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y10S977/932—Specified use of nanostructure for electronic or optoelectronic application
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、情報をビットとして記録するに際し
て、記録媒体の局所的な特性に合わせて、バイアス、及
び記録媒体を流れる電流を制御し、ビットの形状や形成
位置の安定した記録が可能な情報記録再生装置および情
報記録再生方法を提供することを目的としている。 【解決手段】本発明は、探針と記録媒体を有し、前記探
針と前記記録媒体との間に電圧印加手段によって電圧を
印加し、情報の記録・再生を行う情報記録再生装置また
は方法において、前記電圧印加手段が直流電源と電荷蓄
積手段とを有し、情報の記録に際してスイッチ機構によ
り前記電荷蓄積手段に蓄積された電荷を直流電源から切
り離して、前記探針又は前記記録媒体に出力することを
特徴とするものである。
て、記録媒体の局所的な特性に合わせて、バイアス、及
び記録媒体を流れる電流を制御し、ビットの形状や形成
位置の安定した記録が可能な情報記録再生装置および情
報記録再生方法を提供することを目的としている。 【解決手段】本発明は、探針と記録媒体を有し、前記探
針と前記記録媒体との間に電圧印加手段によって電圧を
印加し、情報の記録・再生を行う情報記録再生装置また
は方法において、前記電圧印加手段が直流電源と電荷蓄
積手段とを有し、情報の記録に際してスイッチ機構によ
り前記電荷蓄積手段に蓄積された電荷を直流電源から切
り離して、前記探針又は前記記録媒体に出力することを
特徴とするものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、探針と試料との両
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および記録再生方
法に関する。
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および記録再生方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、探針と試料とを接近させ、その時
に現われる物理現象（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．，Ｈｅｌｖｅｔｉ
ｃａ Ｐｈｙｓｉｃａ Ａｃｔａ，５５，７２６（１９
８２）］、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るた
め、様々な学術分野、あるいは研究分野での広範囲な応
用が期待されている。
に現われる物理現象（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．，Ｈｅｌｖｅｔｉ
ｃａ Ｐｈｙｓｉｃａ Ａｃｔａ，５５，７２６（１９
８２）］、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るた
め、様々な学術分野、あるいは研究分野での広範囲な応
用が期待されている。
【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号公報に着目し、特開昭６３−１６１５５２
号公報および特開昭６３−１６１５５３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は、Ａｕ電極上に積層さ
れたＳＯＡＺ・ラングミュア−ブロジェット（ＬＢ）膜
を記録媒体として用いる。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。また再生はプロー
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し、電流変化を検出することによ
って行なう。たとえばこの方法によって、媒体上には図
７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
ＤＣ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。この電流値の変化を検出する
ことでビットの有無を検出できる。
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号公報に着目し、特開昭６３−１６１５５２
号公報および特開昭６３−１６１５５３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は、Ａｕ電極上に積層さ
れたＳＯＡＺ・ラングミュア−ブロジェット（ＬＢ）膜
を記録媒体として用いる。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。また再生はプロー
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し、電流変化を検出することによ
って行なう。たとえばこの方法によって、媒体上には図
７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
ＤＣ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。この電流値の変化を検出する
ことでビットの有無を検出できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この記録には上述した
とおりに媒体にプローブを用いて電圧パルスを印加する
こと行なわれるが、記録の場合の波高値はある閾値以上
を印加することが必要である。しかしながらこの閾値電
圧は、媒体として用いられている有機膜厚の局所的なば
らつきによって変動を起こすことが問題となっていた。
膜厚の大きいところでは高いバイアスで、小さいところ
では低いバイアスで遷移を起こすが、この閾値を一定と
してパルス波高値を決めると、膜厚の大きなところでは
遷移が起こらず、膜厚の小さなところでは過大電流によ
る破壊が起こるために、安定に形成されるビットの確率
が低下してしまう結果になった。
とおりに媒体にプローブを用いて電圧パルスを印加する
こと行なわれるが、記録の場合の波高値はある閾値以上
を印加することが必要である。しかしながらこの閾値電
圧は、媒体として用いられている有機膜厚の局所的なば
らつきによって変動を起こすことが問題となっていた。
膜厚の大きいところでは高いバイアスで、小さいところ
では低いバイアスで遷移を起こすが、この閾値を一定と
してパルス波高値を決めると、膜厚の大きなところでは
遷移が起こらず、膜厚の小さなところでは過大電流によ
る破壊が起こるために、安定に形成されるビットの確率
が低下してしまう結果になった。
【０００５】さらに、例えば、この膜厚ばらつきに十分
な電圧を波高値として決めた場合には、閾値の小さな部
分のビットに過大な電圧を印加することになり、その結
果、ビット形状や、大きさ、位置などが不安定なビット
が形成されることとなる。そのときの最大電流を見てみ
ると、ある電流値以下の電流の場合には、形状が探針先
端形状を反映した、大きさ１０ｎｍ程度の安定したビッ
トが得られるが、その電流値以上の場合には媒体が電流
によって破壊され、ビットの形状は探針先端の形状とは
無関係で大きさも数１００ｎｍ程度もある構造物が形成
されてしまう。ビットの記録された部分の有機膜の抵抗
値とされていないところのそれとを比較してみると、記
録されているところは記録されていないところの抵抗値
の２桁以上小さいために、ある一定電圧を印加した場
合、その電圧が適正値でない場合は、印加部分の抵抗が
下がると同時に図６に示すように媒体部分の抵抗ＲTを
流れる電流は急激に増加し破壊が起こる電流閾値ＩEを
大きく上回り、検出系の飽和電流値Ｉｓａｔまで到達し
てしまう。その結果、作成されたビットは破壊を伴い、
形状や位置に不安定性を生じるという問題があった。
な電圧を波高値として決めた場合には、閾値の小さな部
分のビットに過大な電圧を印加することになり、その結
果、ビット形状や、大きさ、位置などが不安定なビット
が形成されることとなる。そのときの最大電流を見てみ
ると、ある電流値以下の電流の場合には、形状が探針先
端形状を反映した、大きさ１０ｎｍ程度の安定したビッ
トが得られるが、その電流値以上の場合には媒体が電流
によって破壊され、ビットの形状は探針先端の形状とは
無関係で大きさも数１００ｎｍ程度もある構造物が形成
されてしまう。ビットの記録された部分の有機膜の抵抗
値とされていないところのそれとを比較してみると、記
録されているところは記録されていないところの抵抗値
の２桁以上小さいために、ある一定電圧を印加した場
合、その電圧が適正値でない場合は、印加部分の抵抗が
下がると同時に図６に示すように媒体部分の抵抗ＲTを
流れる電流は急激に増加し破壊が起こる電流閾値ＩEを
大きく上回り、検出系の飽和電流値Ｉｓａｔまで到達し
てしまう。その結果、作成されたビットは破壊を伴い、
形状や位置に不安定性を生じるという問題があった。
【０００６】また、さらには、これらの記録時の問題点
によって、エラー訂正機能や読み出し時のトラッキング
機能等を強化しなければならず、システムに大きな負荷
を与えていた上、記録再生のエラーレートも高いもので
あった。
によって、エラー訂正機能や読み出し時のトラッキング
機能等を強化しなければならず、システムに大きな負荷
を与えていた上、記録再生のエラーレートも高いもので
あった。
【０００７】そこで、本発明は、情報をビットとして記
録するに際して、記録媒体の局所的な特性に合わせて、
バイアス、及び記録媒体を流れる電流を制御し、ビット
の形状や形成位置の安定した記録が可能な情報記録再生
装置および情報記録再生方法を提供することを目的とし
ている。
録するに際して、記録媒体の局所的な特性に合わせて、
バイアス、及び記録媒体を流れる電流を制御し、ビット
の形状や形成位置の安定した記録が可能な情報記録再生
装置および情報記録再生方法を提供することを目的とし
ている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の情報記録再生装
置は、上記課題を解決するため、探針と記録媒体を有
し、前記探針と前記記録媒体との間に電圧印加手段によ
って電圧を印加し、情報の記録・再生を行う情報記録再
生装置において、前記電圧印加手段が直流電源と電荷蓄
積手段とを有し、情報の記録に際してスイッチ機構によ
り前記電荷蓄積手段に蓄積された電荷を直流電源から切
り離して、前記探針又は前記記録媒体に出力することを
特徴としている。また、本発明の情報記録再生装置にお
いては、前記記録媒体が、有機膜で形成され、そしてま
た、前記電荷蓄積手段が、電荷蓄積用のコンデンサで構
成されていることを特徴としている。さらに、本発明の
情報記録再生方法は、探針と記録媒体との間に電圧を印
加して情報をビットとして記録し、該ビットを検出して
再生を行う情報記録再生方法において、前記情報の記録
に際して、直流電源を電荷蓄積部に接続して該電荷蓄積
部に電荷を蓄積し、次に該電荷蓄積部から該直流電源を
切り離し、該電荷蓄積部を前記探針又は前記記録媒体に
接続し、該電荷蓄積部に蓄積された電荷を出力し、前記
ビットの形成に必要なバイアスを印加しつつ、前記記録
媒体を流れる電流を制御することを特徴としている。ま
た、本発明の情報記録再生方法においては、前記記録媒
体が、有機膜で形成され、そしてまた、前記電荷蓄積部
が、電荷蓄積用のコンデンサで構成されていることを特
徴としている。
置は、上記課題を解決するため、探針と記録媒体を有
し、前記探針と前記記録媒体との間に電圧印加手段によ
って電圧を印加し、情報の記録・再生を行う情報記録再
生装置において、前記電圧印加手段が直流電源と電荷蓄
積手段とを有し、情報の記録に際してスイッチ機構によ
り前記電荷蓄積手段に蓄積された電荷を直流電源から切
り離して、前記探針又は前記記録媒体に出力することを
特徴としている。また、本発明の情報記録再生装置にお
いては、前記記録媒体が、有機膜で形成され、そしてま
た、前記電荷蓄積手段が、電荷蓄積用のコンデンサで構
成されていることを特徴としている。さらに、本発明の
情報記録再生方法は、探針と記録媒体との間に電圧を印
加して情報をビットとして記録し、該ビットを検出して
再生を行う情報記録再生方法において、前記情報の記録
に際して、直流電源を電荷蓄積部に接続して該電荷蓄積
部に電荷を蓄積し、次に該電荷蓄積部から該直流電源を
切り離し、該電荷蓄積部を前記探針又は前記記録媒体に
接続し、該電荷蓄積部に蓄積された電荷を出力し、前記
ビットの形成に必要なバイアスを印加しつつ、前記記録
媒体を流れる電流を制御することを特徴としている。ま
た、本発明の情報記録再生方法においては、前記記録媒
体が、有機膜で形成され、そしてまた、前記電荷蓄積部
が、電荷蓄積用のコンデンサで構成されていることを特
徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明は、上記したとおり情報の
記録に際して、電該荷蓄積手段に蓄積された電荷を直流
電源から切り離して、探針又は記録媒体に出力する構成
によって、ビットの形成に必要なバイアスを印加しつ
つ、媒体を流れる電流を制御することが可能となり、ビ
ットの形状や形成位置の安定した記録を行うことができ
る。また、本発明においては、電圧のコントロールをコ
ンデンサのみによって行なうことが可能であるから、パ
ルス印加用の複雑な回路システムなどを必要としない。
たとえば、プローブ側からバイアスを印加する場合にお
いて、プローブを複数個用意し、同じ媒体に対して複数
のプローブによってアクセスすることができるようにす
ることによって転送レートを格段に向上させる場合で
も、系の構成が非常に単純なために、プローブをマイク
ロメカニクス等の半導体プロセスによって作製する上
で、プロセス上への負担が軽減され、またプローブあた
りのコストやプローブ実装密度の向上が図れる。また情
報の記録再生においては、ビット形状や形成位置が非常
に安定化されるので強力なトラッキング機構を設けるこ
となく、読みとりエラーを低減することが可能となり、
余分な誤り訂正のための冗長なビットを設ける必要がな
くなり、エンコード・デコード時のシステム負荷が低減
されると共に、記録密度の向上を図ることが可能とな
る。
記録に際して、電該荷蓄積手段に蓄積された電荷を直流
電源から切り離して、探針又は記録媒体に出力する構成
によって、ビットの形成に必要なバイアスを印加しつ
つ、媒体を流れる電流を制御することが可能となり、ビ
ットの形状や形成位置の安定した記録を行うことができ
る。また、本発明においては、電圧のコントロールをコ
ンデンサのみによって行なうことが可能であるから、パ
ルス印加用の複雑な回路システムなどを必要としない。
たとえば、プローブ側からバイアスを印加する場合にお
いて、プローブを複数個用意し、同じ媒体に対して複数
のプローブによってアクセスすることができるようにす
ることによって転送レートを格段に向上させる場合で
も、系の構成が非常に単純なために、プローブをマイク
ロメカニクス等の半導体プロセスによって作製する上
で、プロセス上への負担が軽減され、またプローブあた
りのコストやプローブ実装密度の向上が図れる。また情
報の記録再生においては、ビット形状や形成位置が非常
に安定化されるので強力なトラッキング機構を設けるこ
となく、読みとりエラーを低減することが可能となり、
余分な誤り訂正のための冗長なビットを設ける必要がな
くなり、エンコード・デコード時のシステム負荷が低減
されると共に、記録密度の向上を図ることが可能とな
る。
【００１０】つぎに、図に基づいて本発明の内容を詳細
に説明する。図１は本発明の基本構成である。記録情報
は入力装置１１１に入力され、それは記録ビットの媒体
上の位置情報として展開される。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、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。ビット信号検出部１０６は図５に示す
ような電流電圧変換回路がその入力部分にあり、ＪTは
ここで電圧信号に変換されて後段の処理に回される。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。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。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、情
報に応じた処理をする情報処理系に送られる。
に説明する。図１は本発明の基本構成である。記録情報
は入力装置１１１に入力され、それは記録ビットの媒体
上の位置情報として展開される。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、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。ビット信号検出部１０６は図５に示す
ような電流電圧変換回路がその入力部分にあり、ＪTは
ここで電圧信号に変換されて後段の処理に回される。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。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。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、情
報に応じた処理をする情報処理系に送られる。
【００１１】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備え、Ｙ走査信号生成部１０
８、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）は前段の走査制御部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。この走査制御部１０７はま
たプローブ位置情報を入力装置１１１へ送って、入力装
置１１１ではその値からビットの記録タイミングを算出
してバイアス印加回路１０５に記録制御信号を与える。
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備え、Ｙ走査信号生成部１０
８、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）は前段の走査制御部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。この走査制御部１０７はま
たプローブ位置情報を入力装置１１１へ送って、入力装
置１１１ではその値からビットの記録タイミングを算出
してバイアス印加回路１０５に記録制御信号を与える。
【００１２】次に本発明で特徴的な部分であるバイアス
印加部１０５の動作の詳細について図を用いて説明す
る。バイアス印加部１０５は図２に示すような内部構成
になっている。ＳＷ１及びＳＷ２はスイッチを示し、Ｃ
Sは容量ＣSの電荷蓄積用コンデンサ、ＶBは出力可変の
電源（出力をＶBとする）である。またＳＷ１及びＳＷ
２はスイッチタイミング制御回路２０１によって、入力
されてくる記録制御信号を参照してそのＯＮ・ＯＦＦが
制御されている。ＳＷ１の左側の出力端子から媒体ヘバ
イアスが送られる。また、ＲLはライン抵抗あるいは印
加パルスの立ち上がりを決めている制限抵抗を示してい
る。
印加部１０５の動作の詳細について図を用いて説明す
る。バイアス印加部１０５は図２に示すような内部構成
になっている。ＳＷ１及びＳＷ２はスイッチを示し、Ｃ
Sは容量ＣSの電荷蓄積用コンデンサ、ＶBは出力可変の
電源（出力をＶBとする）である。またＳＷ１及びＳＷ
２はスイッチタイミング制御回路２０１によって、入力
されてくる記録制御信号を参照してそのＯＮ・ＯＦＦが
制御されている。ＳＷ１の左側の出力端子から媒体ヘバ
イアスが送られる。また、ＲLはライン抵抗あるいは印
加パルスの立ち上がりを決めている制限抵抗を示してい
る。
【００１３】次にこのバイアス印加回路の動作について
詳細に説明する。まずＳＷ１とＳＷ２の制御及び電荷の
流れについてのフローを以下の１〜４に示す。まず初期
設定ではＳＷ１・ＳＷ２共にＯＦＦ状態であるとする。 １・ＳＷ２→ＯＮ・・所定バイアスＶBにセットされた
電源によってＣSに電荷を蓄積。 ２・ＳＷ２→ＯＦＦ・・電源の切り離し。 ３・ＳＷ１→ＯＮ・・プローブが指定位置（記録位置）
になったらＣSを媒体に接続。ＲLを通して電圧印加。 ４・ＳＷ１→ＯＦＦ・・ＣSの切り離し。 上記の４つの状態をサイクリックに繰り返すことによっ
てビット記録用のパルスを印加する。
詳細に説明する。まずＳＷ１とＳＷ２の制御及び電荷の
流れについてのフローを以下の１〜４に示す。まず初期
設定ではＳＷ１・ＳＷ２共にＯＦＦ状態であるとする。 １・ＳＷ２→ＯＮ・・所定バイアスＶBにセットされた
電源によってＣSに電荷を蓄積。 ２・ＳＷ２→ＯＦＦ・・電源の切り離し。 ３・ＳＷ１→ＯＮ・・プローブが指定位置（記録位置）
になったらＣSを媒体に接続。ＲLを通して電圧印加。 ４・ＳＷ１→ＯＦＦ・・ＣSの切り離し。 上記の４つの状態をサイクリックに繰り返すことによっ
てビット記録用のパルスを印加する。
【００１４】次に実際のパルス印加時に系がどのような
電気的挙動を示すかを説明する。まず上記１の状態にお
いてはＣSにはＣSＶBの電荷が蓄積される。上記２の状
態においては電気的な変化はない。このときにプローブ
は媒体表面上を走査され記録位置へ運ばれる。次の上記
３の状態においては実際のパルス印加のところである。
図３のパルス印加系の等価回路を用いて説明する。図３
におけるＣT、ＲT0、ＲT1は媒体あるいはその他の寄生
容量の和の容量及び媒体の抵抗を示している。上方の図
において電荷蓄積用コンデンサＣSにはＣSＶBの電荷が
蓄積されている。図４に電流電圧の挙動を示した。時刻
Ｔ0にＳＷ１が閉じるとＣSの電荷の一部がＲLを通って
ＣTに流れ込みはじめプローブ電位ＶAが上昇する。この
とき媒体の抵抗ＲT0は非常に大きいために、この部分に
流れる伝導電流はほとんど０である。しかしながら、プ
ローブ電位ＶAが時刻ＴONに、媒体上局所的に存在する
ある閾値電圧ＶONを超えると有機媒体が遷移を起こし初
期高抵抗状態ＲT0から低抵抗状態ＲT1に移行するため
に、この抵抗部分に流れる伝導電流値は急激に上昇す
る。この電流によって蓄積された電荷が放電されるため
にプローブ電圧ＶAの上昇は緩和される。また電流値は
一時的には大きく流れるが、この電流値はプローブ電圧
ＶAに応じて流れるために、余分なバイアスを印加する
ことがないので破壊の閾値ＩEに到達しないようにな
る。
電気的挙動を示すかを説明する。まず上記１の状態にお
いてはＣSにはＣSＶBの電荷が蓄積される。上記２の状
態においては電気的な変化はない。このときにプローブ
は媒体表面上を走査され記録位置へ運ばれる。次の上記
３の状態においては実際のパルス印加のところである。
図３のパルス印加系の等価回路を用いて説明する。図３
におけるＣT、ＲT0、ＲT1は媒体あるいはその他の寄生
容量の和の容量及び媒体の抵抗を示している。上方の図
において電荷蓄積用コンデンサＣSにはＣSＶBの電荷が
蓄積されている。図４に電流電圧の挙動を示した。時刻
Ｔ0にＳＷ１が閉じるとＣSの電荷の一部がＲLを通って
ＣTに流れ込みはじめプローブ電位ＶAが上昇する。この
とき媒体の抵抗ＲT0は非常に大きいために、この部分に
流れる伝導電流はほとんど０である。しかしながら、プ
ローブ電位ＶAが時刻ＴONに、媒体上局所的に存在する
ある閾値電圧ＶONを超えると有機媒体が遷移を起こし初
期高抵抗状態ＲT0から低抵抗状態ＲT1に移行するため
に、この抵抗部分に流れる伝導電流値は急激に上昇す
る。この電流によって蓄積された電荷が放電されるため
にプローブ電圧ＶAの上昇は緩和される。また電流値は
一時的には大きく流れるが、この電流値はプローブ電圧
ＶAに応じて流れるために、余分なバイアスを印加する
ことがないので破壊の閾値ＩEに到達しないようにな
る。
【００１５】ここで例えばＶONの変動可能範囲を図４の
ＶMまでとすると、ＶMはＣTとＣSより決まる。
ＶMまでとすると、ＶMはＣTとＣSより決まる。
【００１６】ＶM＝ＣSＶB／（ＣS＋ＣT） これから、ＶBを大きくすることでＶMを大きくすること
ができる。以上の動作によって、ＶONの局所的変動に左
右されることなく、十分なバイアスを印加することが可
能となり、加えて生じる電流をコントロールすることが
可能となった。以上、本発明では媒体の方にバイアス、
パルスを印加したが、もちろんプローブ側から印加する
場合も全く同様に、図２の回路の出力端子を媒体からプ
ローブに変更するだけで機能する。
ができる。以上の動作によって、ＶONの局所的変動に左
右されることなく、十分なバイアスを印加することが可
能となり、加えて生じる電流をコントロールすることが
可能となった。以上、本発明では媒体の方にバイアス、
パルスを印加したが、もちろんプローブ側から印加する
場合も全く同様に、図２の回路の出力端子を媒体からプ
ローブに変更するだけで機能する。
【００１７】
【実施例】つぎに、本発明の実施例について説明する。
【００１８】本実施例においては、上記した本発明のパ
ルス印加機構を用いて、記録再生実験を行なった。媒体
としてＡｕ電極上に積層されたポリイミド・ラングミュ
ア−ブロジェット（ＬＢ）膜を記録媒体として用い、本
発明のバイアス印加回路を用いてバイアス電圧印加して
記録を行なった。図２に示した電源電圧ＶBとして１０
Ｖを設定し、電荷蓄積用コンデンサＣSの容量として５
ｐＦを設定した。また寄生容量ＣTは１ｐＦ以下であっ
た。このときのパルス印加時間はこれらの放電時間より
約５０μｓｅｃ前後であることが測定され、これによっ
て、ＳＷ１及びＳＷ２の開閉タイミングをスイッチタイ
ミング制御回路２０１にセットしてパルス印加を行なっ
た。
ルス印加機構を用いて、記録再生実験を行なった。媒体
としてＡｕ電極上に積層されたポリイミド・ラングミュ
ア−ブロジェット（ＬＢ）膜を記録媒体として用い、本
発明のバイアス印加回路を用いてバイアス電圧印加して
記録を行なった。図２に示した電源電圧ＶBとして１０
Ｖを設定し、電荷蓄積用コンデンサＣSの容量として５
ｐＦを設定した。また寄生容量ＣTは１ｐＦ以下であっ
た。このときのパルス印加時間はこれらの放電時間より
約５０μｓｅｃ前後であることが測定され、これによっ
て、ＳＷ１及びＳＷ２の開閉タイミングをスイッチタイ
ミング制御回路２０１にセットしてパルス印加を行なっ
た。
【００１９】一方読み出しはＶBを読み出し電圧２．５
Ｖにセットし、スイッチタイミング制御回路２０１に読
み出し動作を指示し、両スイッチＳＷ１、ＳＷ２を閉じ
てＤＣバイアスを媒体に印加した。以上の設定を用い
て、文字情報および画像情報の記録再生を行なったとこ
ろ、エラーレートが従来に比べて１０分の１に減少した
ことを確かめた。また、記録したビットの電気的な形状
を走査型トンネル顕微鏡によって観察したところ、ビッ
トの破壊現象は全く起こっておらず、ビット大きさ及び
位置のばらつきがビット大きさの０．１％前後であるこ
とが確認された。
Ｖにセットし、スイッチタイミング制御回路２０１に読
み出し動作を指示し、両スイッチＳＷ１、ＳＷ２を閉じ
てＤＣバイアスを媒体に印加した。以上の設定を用い
て、文字情報および画像情報の記録再生を行なったとこ
ろ、エラーレートが従来に比べて１０分の１に減少した
ことを確かめた。また、記録したビットの電気的な形状
を走査型トンネル顕微鏡によって観察したところ、ビッ
トの破壊現象は全く起こっておらず、ビット大きさ及び
位置のばらつきがビット大きさの０．１％前後であるこ
とが確認された。
【００２０】
【発明の効果】本発明は、以上のように、情報の記録に
際して、電荷蓄積手段に蓄積された電荷を直流電源から
切り離して、探針又は記録媒体に出力する構成によっ
て、パルス印加時に印加地点の媒体の局所的な特性に合
わせてバイアス、及び電流のコントロールし、ビット形
状や形成位置の安定した記録が可能となり、記録再生動
作におけるエラーレートを格段に向上させることができ
る。
際して、電荷蓄積手段に蓄積された電荷を直流電源から
切り離して、探針又は記録媒体に出力する構成によっ
て、パルス印加時に印加地点の媒体の局所的な特性に合
わせてバイアス、及び電流のコントロールし、ビット形
状や形成位置の安定した記録が可能となり、記録再生動
作におけるエラーレートを格段に向上させることができ
る。
【００２１】また、電圧のコントロールをコンデンサの
みによって行なうことにより、パルス印加用の複雑な回
路システム等が不要となり、プローブ側からバイアスを
印加する場合において、転送レートの向上を図るため複
数のプローブによるアクセスに際しても、系の構成が非
常に単純なために、プローブをマイクロメカニクス等の
半導体プロセスによって作製する上での、プロセス上へ
の負担が軽減され、またプローブあたりのコストやプロ
ーブ実装密度の向上を図ることができる。
みによって行なうことにより、パルス印加用の複雑な回
路システム等が不要となり、プローブ側からバイアスを
印加する場合において、転送レートの向上を図るため複
数のプローブによるアクセスに際しても、系の構成が非
常に単純なために、プローブをマイクロメカニクス等の
半導体プロセスによって作製する上での、プロセス上へ
の負担が軽減され、またプローブあたりのコストやプロ
ーブ実装密度の向上を図ることができる。
【００２２】また情報の記録再生においては、ビット形
状や形成位置が非常に安定化されるので強力なトラッキ
ング機構を設けることなく読みとりエラーを低減するこ
とができるため、余分な誤り訂正のための冗長なビット
を設ける必要がなくなり、エンコード・デコード時のシ
ステム負荷が低減されると共に、記録密度をも向上させ
ることができる。
状や形成位置が非常に安定化されるので強力なトラッキ
ング機構を設けることなく読みとりエラーを低減するこ
とができるため、余分な誤り訂正のための冗長なビット
を設ける必要がなくなり、エンコード・デコード時のシ
ステム負荷が低減されると共に、記録密度をも向上させ
ることができる。
【図１】本発明の実施例の構成を示すブロック図であ
る。
る。
【図２】バイアス印加部の構成の概略を示す図である。
【図３】パルス印加動作を説明する等価回路を示す図で
ある。
ある。
【図４】本発明を利用した場合のパルス印加時の電流電
圧の時間波形を示す図である。
圧の時間波形を示す図である。
【図５】ビット信号検出部の電流電圧変換回路を示す図
である。
である。
【図６】矩形パルス印加時の電流電圧の時間波形を示す
図である。
図である。
【図７】ビット記録を模式的に表わした図である。
１０１：探針 １０２：記録媒体 １０３：カンチレバー １０４：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：スイッチタイミング制御回路
Claims (6)
- 【請求項１】探針と記録媒体を有し、前記探針と前記記
録媒体との間に電圧印加手段によって電圧を印加し、情
報の記録・再生を行う情報記録再生装置において、前記
電圧印加手段が直流電源と電荷蓄積手段とを有し、情報
の記録に際してスイッチ機構により前記電荷蓄積手段に
蓄積された電荷を直流電源から切り離して、前記探針又
は前記記録媒体に出力することを特徴とする情報記録再
生装置。 - 【請求項２】前記記録媒体が、有機膜で形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の情報記録再生装置。 - 【請求項３】前記電荷蓄積手段が、電荷蓄積用のコンデ
ンサで構成され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。 - 【請求項４】探針と記録媒体との間に電圧を印加して情
報をビットとして記録し、該ビットを検出して再生を行
う情報記録再生方法において、前記情報の記録に際し
て、直流電源を電荷蓄積部に接続して該電荷蓄積部に電
荷を蓄積し、次に該電荷蓄積部から該直流電源を切り離
し、該電荷蓄積部を前記探針又は前記記録媒体に接続
し、該電荷蓄積部に蓄積された電荷を出力し、前記ビッ
トの形成に必要なバイアスを印加しつつ、前記記録媒体
を流れる電流を制御することを特徴とする情報記録再生
方法。 - 【請求項５】前記記録媒体が、有機膜で形成されている
ことを特徴とする請求項４に記載の情報記録再生方法。 - 【請求項６】前記電荷蓄積部が、電荷蓄積用のコンデン
サで構成されていることを特徴とする請求項４または請
求項５に記載の情報記録再生方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28467096A JP3679525B2 (ja) | 1996-10-07 | 1996-10-07 | 情報記録再生装置、および情報記録再生方法 |
| EP97117269A EP0834875A3 (en) | 1996-10-07 | 1997-10-06 | Information recording apparatus and method of recording information by applying voltage between probe and recording medium |
| US08/944,895 US6040848A (en) | 1996-10-07 | 1997-10-06 | Information recording apparatus and method of recording information by applying voltage between probe and recording medium |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28467096A JP3679525B2 (ja) | 1996-10-07 | 1996-10-07 | 情報記録再生装置、および情報記録再生方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10112082A true JPH10112082A (ja) | 1998-04-28 |
| JP3679525B2 JP3679525B2 (ja) | 2005-08-03 |
Family
ID=17681470
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28467096A Expired - Fee Related JP3679525B2 (ja) | 1996-10-07 | 1996-10-07 | 情報記録再生装置、および情報記録再生方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6040848A (ja) |
| EP (1) | EP0834875A3 (ja) |
| JP (1) | JP3679525B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100842890B1 (ko) | 2007-01-25 | 2008-07-03 | 삼성전자주식회사 | 탐침 또는 전도성 구조를 이용한 강유전층의 비트 기록 방법 |
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|---|---|---|---|---|
| JP3679525B2 (ja) * | 1996-10-07 | 2005-08-03 | キヤノン株式会社 | 情報記録再生装置、および情報記録再生方法 |
| KR100585462B1 (ko) * | 2003-12-26 | 2006-06-07 | 한국전자통신연구원 | 정보 저장 및 독출 장치 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3843846A (en) * | 1973-02-08 | 1974-10-22 | Rca Corp | Demountable capacitive protective coupling for pickup transducers |
| JPS5952571B2 (ja) * | 1979-10-04 | 1984-12-20 | 東北金属工業株式会社 | 方形波発生装置 |
| US4320491A (en) * | 1980-09-19 | 1982-03-16 | Rca Corporation | Apparatus for video disc stylus electrode reconditioning |
| JPS5922251A (ja) * | 1982-07-29 | 1984-02-04 | Toshiba Corp | 記録装置 |
| JPS59101049A (ja) * | 1982-11-30 | 1984-06-11 | Toshiba Corp | 記録再生装置 |
| JP2556491B2 (ja) * | 1986-12-24 | 1996-11-20 | キヤノン株式会社 | 記録装置及び記録法 |
| JP2556492B2 (ja) * | 1986-12-24 | 1996-11-20 | キヤノン株式会社 | 再生装置及び再生法 |
| US4896044A (en) * | 1989-02-17 | 1990-01-23 | Purdue Research Foundation | Scanning tunneling microscope nanoetching method |
| DE69030040T2 (de) * | 1989-09-07 | 1997-07-03 | Canon K.K., Tokio/Tokyo | Informationsspeicherung, -zugriff und -verarbeitung |
| JP2999282B2 (ja) * | 1990-03-09 | 2000-01-17 | キヤノン株式会社 | 記録再生方法及び装置 |
| JP2743213B2 (ja) * | 1990-07-25 | 1998-04-22 | キヤノン株式会社 | 記録及び／又は再生を行なう装置および方法 |
| JP2744359B2 (ja) * | 1991-04-24 | 1998-04-28 | キヤノン株式会社 | 情報再生及び／又は情報記録装置 |
| JP2930447B2 (ja) * | 1991-05-15 | 1999-08-03 | キヤノン株式会社 | 情報処理装置 |
| JP3029143B2 (ja) * | 1991-06-11 | 2000-04-04 | キヤノン株式会社 | 情報再生方法 |
| CA2076925C (en) * | 1991-08-29 | 1999-08-31 | Kunihiro Sakai | Information processing apparatus and scanning tunnel microscope |
| JP3029499B2 (ja) * | 1992-05-07 | 2000-04-04 | キヤノン株式会社 | 記録再生装置 |
| US5323377A (en) * | 1992-11-27 | 1994-06-21 | Chen Zhi Q | Electrical data recording and retrieval based on impedance variation |
| DE69432980T2 (de) * | 1993-03-09 | 2004-04-22 | Canon K.K. | Informationsaufzeichnungsmethode und -gerät |
| JPH0823014A (ja) * | 1994-07-08 | 1996-01-23 | Fujitsu Ltd | 信号波形測定装置及び信号波形測定方法 |
| JP3581475B2 (ja) * | 1995-02-13 | 2004-10-27 | キヤノン株式会社 | 情報処理装置 |
| JPH08297871A (ja) * | 1995-04-21 | 1996-11-12 | Hewlett Packard Co <Hp> | 高密度記録媒体及び大容量記録装置 |
| JP3576644B2 (ja) * | 1995-06-19 | 2004-10-13 | キヤノン株式会社 | 情報記録装置のプローブ及び記録媒体、並びにこれらを用いた情報記録方法 |
| JPH09120593A (ja) * | 1995-08-23 | 1997-05-06 | Sony Corp | 記録再生装置 |
| US5757760A (en) * | 1996-01-18 | 1998-05-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Information recording and/or reproducing apparatus and method for performing recording and/or reproduction of information by using probe |
| JP3679525B2 (ja) * | 1996-10-07 | 2005-08-03 | キヤノン株式会社 | 情報記録再生装置、および情報記録再生方法 |
-
1996
- 1996-10-07 JP JP28467096A patent/JP3679525B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-10-06 EP EP97117269A patent/EP0834875A3/en not_active Withdrawn
- 1997-10-06 US US08/944,895 patent/US6040848A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR100842890B1 (ko) | 2007-01-25 | 2008-07-03 | 삼성전자주식회사 | 탐침 또는 전도성 구조를 이용한 강유전층의 비트 기록 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0834875A2 (en) | 1998-04-08 |
| US6040848A (en) | 2000-03-21 |
| EP0834875A3 (en) | 2001-03-28 |
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