JPS6180536A - 原子規模密度情報記緑および読出し装置並びに方法 - Google Patents

原子規模密度情報記緑および読出し装置並びに方法

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JPS6180536A
JPS6180536A JP60197521A JP19752185A JPS6180536A JP S6180536 A JPS6180536 A JP S6180536A JP 60197521 A JP60197521 A JP 60197521A JP 19752185 A JP19752185 A JP 19752185A JP S6180536 A JPS6180536 A JP S6180536A
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particles
recording
atomic
adsorption
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ベンジヤミン　カザン
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、全体的に、原子規模範囲の記録密度を利用す
る新しい超高密度情報記録又は格納兼読出し又は再生装
置に関する。
［従来の技術〕 情報記録及び記録情報の読出し又は再生に対する既知の
各種技術においては、技術者はより高い記録密度を追求
し続けている。洛納密度を高めるこれらの努力のうち最
も知られている例は、現在開発されている、平面内磁気
異方性において１謬られる磁気記録密度に比べてこれを
高める垂直磁気異方性を持つ磁気記録媒体である。さら
に最近になって、光学式及び磁気光学式記録装置、すな
わち、読出し又は書込み用に光ビームを採用することに
依存しかつ使用される光の波長によってスポット寸法に
限定される型式の装置が開発され、そのあるものはすで
に市場に出遭っておりこれらは磁気記録媒体で得られる
ものよりも数けた高い記録密度を備えている。
最近、走査トンネリング顕微鏡技術（ＳＴＭ）として知
られる高解像度顕微鏡技術が開発されている。ＳＴＭは
、１０人（１ｎ１ｌｌ）よりも狭い範囲内の表面上の特
徴、たとえば、０．１人（０，０１ｎｍ）程度の僅かな
高さの！頁位置及び６人（０，６ｎｍ）まで近寄った水
平特徴どうしの分離を、解像可能である。ＳＴＭについ
ての論議は、バイニング（Ｂｉｎｎｉｎｑ　）らの米国
特許第４．３４３，９９３号、ジー・バイニング（Ｇ、
Ｂ１ｎｎ１ｎｏ　）らの論文［走査トンネリング顕微鏡
技術による表面検査（５ｕｒｆａｃｅ　５ｊｕｄ！ｅｓ
　ｂｙＳｃａｎｎｉｎｇ　Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ　Ｈｉｃ
ｒｏｓｃｏｐｙ　）　Ｊ　、ＰｈｙｓｉｃａｌＲｅｖｉ
ｅｗｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ、Ｖｏｌ、　４９　、　Ｎ（１
１、Ｉ）Ｉ）、　５−６１　（Ｊｕｌｙ　　５，１９８
２）、及びジー・バイニングらの［実空間内で改造され
た５ｉ（１１１）についての７Ｘ７再生（７ｘ　７　　
Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｎＳｉ　（１１１）
　Ｒｅ５ｏｌｖｅｄ　ｉｎ　Ｒｅａｌ　５ｐａｃｅ）　
Ｊ、ｐｈｙｓｉｃａｌ　１ｉｅＶｉｅＷ　ｔ、ｅｔｔｅ
ｒｓ、　　ｖｏｌ、！５ｏ、　Ｎ（１２゜Ｄｌ）、　　
１２０〜１２３　（ＪａｎｕａｒＶ　１０．１９８３）
に見られる。
これらの文献から、「トンネル効果」は、たとえば、結
晶面の輪郭及び起伏図を判定するのに利用される。この
効果は、限定された数の電子が、たとえば、固体、たと
えば、尋体や半導体材料内の薄い阻止層を含む障壁を突
き抜【プることかできることに基づいている。高真空も
またこのようなトンネル障壁を生ずる。トンネル効果に
おいては、ポテンシャル湯中の限定された数の電子は低
ポテンシヤル差にあっても障壁を突き抜けることができ
ることが確認されている。障壁、たとえば、真空間隙を
突き扱ける単位時間当りの電子の数は、トンネル電流と
名付けられる。２つの固体表面、たとえば、間隔を挟ん
だ１対の電橋間に作られた真空間隙を横切って流される
トンネル電流は、この２つの面間の距離が変動させられ
るに従って変動する。しかしながら、この間隙は非常に
小さく、たとえば、ＩＯＡ＜１ｎＩｌ）から１００人（
１０ｎｍ）の範囲になければならない。したがって、も
し一方の電極の表面起伏図が検査下にありかつ他方の電
極が両電極間の固定ポテンシャル差用の微小金属点又は
プローブ又はスタイラスであるならば、トンネル電流は
、プローブが被検査面を横断して走査するに従って、プ
ローブと被検査面との距離に微小な不規則さがあると、
変動する。
変動するトンネル電流を測定するよりもむしろ、バイニ
ングらの目的は、プローブが被検査面を走査するに従っ
て一定トンネル電流を維持することにある。これは、プ
ローブ先端を被検査面に対して近づけたり遠ざけたり運
動させてプローブ先端と被検査面との間に一定間隔を維
持することによって達成される。これは、トンネル電流
を監視しかつプローブ先端を被検査面から所定間隔に連
続的に維持するためにこの電流を帰還信号として利用す
ることによって行われる。たとえば、高確度圧電効果駆
動装置は、トンネル電流がそれぞれ増減するに従ってプ
ローブを被検査面に対し近づけ遠ざけるように動かす。
Ｚすなわち垂直圧電駆動装置が閉ループ帰還制御装置に
よって標本輪郭の変動に応じてプローブ垂直位置を連続
的に変化させながら、プローブは被検査標本上をＸ及び
Ｙ圧電駆！ｖＩ装置によってＸ及びＹ方向に走査させら
れる。Ｚ圧電駆動装置は、仕事関数が一定であると仮定
するならば、被検査表面の電子像を表している。
ＳＴＭの極小オングストローム範囲検出能力を計算に入
れると、この能力は、光学ディスク記録装置で得られる
現在既知の最高格納密度よりも数けた高いＪＡＢ記録密
度を有する記録及び再生格納技術を提供するのに利用さ
れ得る。これらの光学ディスク装置において、記録及び
読出しは光学スポットの寸法によって限定され、この寸
法はさらに使用される光の波長によって決定される。た
とえば、スポット月決は１マイクロメータの程度である
。これに比べて、トンネル電流効果を使用すると、記録
スポット又は表示は５人（０，５ｎｌｌｌ）から１０人
（１ｎｍ）範囲で作られるはずである。
問題は、しかしながら、このようなＩｆＡ高密度記録兼
読出し装置を提供する実際的態様においてトンネル電流
効果をいかに利用するかである。
［発明の要約］ 本発明によれば、原子規模密度を有する情報記録兼読出
し装■は、担体とこの担体表面上に原子粒子の図形を形
成する装置を有する記録媒体を有する。原子粒子は担体
に対して親和力を有しその表面に接着して相対的接着性
かつ安定結合を形成する。担体上に作成又は形成された
原子粒子の図形は、記録情報、たとえば、これらの粒子
寸法と間隔に基づいたｆ１８１００２進表示情報を表し
、寸法と間隔は、たとえば、５人＜０．５ｎｌｌｌ）か
ら１０人（１ｎｌｌｌ＞の範囲内にある。本発明の好適
実施例は、吸着担体を有する記録媒体と、吸着担体表面
上に吸着原子粒子の図形を形成する装置と、吸着担体に
対する吸着親和力を有する吸着原子粒子とを含む。吸着
原子粒子は吸着担体に対する吸着親和力を有するが、こ
れは吸着原子粒子と吸着担体との間の電気的引力性質に
少くとも部分的に因っている。トンネル電流効果を利用
する読出し装置は、吸着担体表面上の吸着原子粒子の存
在又は欠切を測定しかつ記録媒体上の記録情ｔ９の図形
を表す電気信号を作成するのに採用される。
吸着担体は、好ましくはＺｎＯであるが、しかし、Ｚｎ
Ｏ，Ｚｎ１ｎ　　Ｓ　　、Ｉｎ２Ｏ３及びＴ　ｉ　Ｏ２
を含む群からも選択される。このような吸着担体の場合
、吸着原子粒子は酸素原子を含む。
他の目的及び企図、並びに本発明のより充分な理解は、
付図と関連して行われる次の説明及び特許請求の範囲を
参照することによって明かにされかつ納得されるであろ
う。
［実施例］ 最初に本発明を構成する記録媒体の特質について参照を
行う。第１図に、このような媒体の代表例を示す。媒体
１ｏは、基板の形をしたたとえば、ガラス又はプラスチ
ックの支持体１２を含む。薄い金属の導電層１４が支持
体１２の表面上に堆積される。導電層１４は、頁空蒸着
又はスパッタリングで堆積され、かつ、たとえば、アル
ミニウム、銅、ニッケル等を含む。酸化亜鉛、ＺｎＯな
どのような、電気的導体層の吸着担体１６がその支持体
である導電層１４上に堆積される。吸着担体１６の厚さ
は特に厳密ではない。たとえば、担体の表面が充分に滑
かである限り、その厚さは、１ｍｍ前後でよい。吸着担
体１６はスーパツタリングによって堆積される結果、高
均一性かつきわめて平滑な表面性質を得る。吸着担体１
６は、表面に欠陥がなくかつ一定の仕事関数を待った材
料の単結晶面を含む単結晶の形にあるのが好ましい。
ＺｎＯ吸着担体１６の表面に、吸着担体に対して吸る親
和力又は接る性を右する吸着原子粒子の単原子層を含む
原子被膜１８が堆積される。
ＺｎＯ吸着担体の場合、吸着原子粒子の一種は酸素であ
る。受像器としてのＺｎＯ技術において既知のように、
ｚｎ○の表面に引かれる酸素原子又はイオンは、吸着現
象によって保持される。
ｚｎｏｔよ自然の負電荷を有する。この表面にｉ１１着
すると、酸素原子はＺｎＯから電子を吸引して、ＺｎＯ
表面に吸着接着した状態に維持される。
本発明に含まれる媒体の１階級は吸着担体を含みこの表
面上が、一実施例においては、実質的に均一な吸着原子
層によってｍｉされ、この原子層は電荷引力に起因され
て吸着担体表面に保持される。吸着担体は、電気的に導
体、半導体、又は低尋電性のものであってよい。
吸着現象がここでは特に例示されているけれども、本発
明の実施に利用される一般原理は、電気的、化学的、物
理的にかかわらず、担体表面に親和力又は引力を待つ原
子粒子の選択であることは当業者にとって明かであり、
これに伴って重要なのは親和力又は引力のような力は、
原子粒子と担体表面との間の安定した接る（向い合った
、たとえば化学結合）であると解することである。「接
着」とは、ここでは、分子間又は原子間に鋤く力又は引
力を意味しており、原子粒子を担体表面に充分な安定性
と平衡性を以って保持し、このような力又は引力は元来
性質が電気的であると信じられているために、これらを
引き離すには仕事を必要とする。これに必要な仕事の大
きさは充分に高く、したがって原子粒子に多少のしよう
乱が加えられても、原子粒子は担体表面から自由になる
ことはない。むしろ、これらの力を克服して原子粒子を
除去するに充分な大きさの電子ビームなどの力又はトン
ネル電流を印加することを行う。本発明の実施に当って
考えている接着の形式は、吸着、凝集力又はファン・デ
ル・ワールスカである。
酸素吸着型媒体の場合、他の潜在的に有効な担体にはＺ
ｎ１ｎ　　Ｓ　　、［ｎ、０３及びＴｌＯ２が含まれ、
この場合採用される吸着原子粒子は酸素である。吸着型
媒体の他の例は、ＣｄＳ上の硫化１力の単原子層である
。硫化物はＣｄＳ上に好適な吸着性を有する。接石結合
を形成する能力のある代替媒体は、たとえば、シリコン
などのような単結晶の平滑表面を含む導体担体１に被覆
された金の単原子層である。
第１図の実施例の媒体において、酸素の吸着原子粒子の
均一単原子層である原子被膜１８は、吸着担体１６の表
面を充分長い時間をかけて空気に露出しこの露出に囚っ
て酸素単原子層被膜を、この表面に吸着可能とすること
によって、作られる。
一方、より急速かつ完全な吸着が、空気中で負性コロナ
を印加して負酸素イオンを発生させることによって達成
され、このイオンは吸着面と強く結合して均一単原子層
の原子被膜１８を形成する。
一般に、吸着担体表面上に記録される情報は吸着担体表
面に対して個々の吸着原子を添加又は除去することによ
って形成される。第１図の媒体１０は吸着原子を除去す
る場合に適合する媒体を表しているけれども、原子被膜
１８は既に吸着担体表面に印加されているので、本発明
はまた記録方法として個々の吸着原子粒子を基礎である
吸着、担体表面に対し堆積又はそうでなければ添加する
構想をも含む。後者のは、第４図に関連して示され、一
方、第２図及び第３図は第１図の媒体１０を利用する記
録方法を示しており、これは原子被膜１８からの吸着原
子粒子の除去に係るものである。いかなる場合において
も、吸着原子粒子の吸着不能又は吸着粒子の意図的な非
堆積のいずれかに起因されるような吸着原子粒子の吸着
担体表面からの欠切は、格納２進状態の１形式を表すこ
とができ、一方、吸着担体表面に残された吸着原子粒子
又は好ましくは裸の吸着担体表面上の吸着原子粒子は格
納２進状態の他の形式を表す。
第１図は媒体１０の拡大図を表し、第２図〜第７図は、
説明上このような記録媒体を誇張して表す。
第２図に示されているように、単原子層の原子被膜１８
の表面は、接地又は基準電位に１ａ）８された基板導電
層１４上に支持されたＺｎＯ吸着担体上の酸素（０−）
原子粒子１８Ａの均一層を含む。
この表面は、きわめて小さなスポット寸法、たとえば、
５人＜０．５ｎｍ）から１０人（１ｎｍ）を有する電子
ビーム２０でもってＸ方向に（第２図面から外へＹ方向
に沿って索引される平行な走査線で以って）走査される
。電子ビーム２０は、電子顕微鏡内に採用されるような
従来の電子光学装置２２によって発生される。
電子ビーム２０による電流は、ビーム２０のＸ方向走査
中記録される入力信号によって変調器２４を介して変調
される。この結果、ＺｎＯ内に局部的に電子−正孔対が
発生させられる。正孔は、次いで、近くの酸素（０）原
子に付着した電子と結合し、その電荷を中性化して、第
２図に２６で示されたように吸着担体１６表面から吸着
を解かれる。吸着担体１６表面上の吸着酸素（０）原子
粒子の残留図形は、ブラケット２８によって示されたＸ
走査長に沿う吸着原子粒子についてのＸ走査線の部分に
よって表されるように、Ｘ方向走査中の変調入力信号に
相当し、したがって、２進記録情報を表す。
第３図は、吸着原子粒子１８Δの除去に係る他の記録方
法を示す。金属スタイラスすなわち金属電極３０は、均
一に被膜された吸着単原子層の原子被膜１８の表面より
１約１０人（１’ｎ１ｌｌ）に位置決めされたきわめて
小さな電極先端３０△を有し、かつ、たとえば、Ｘ及び
Ｙ圧電駆動装置３１を利用してＸ方向に走査される。同
時に、数ボルト、たとえば、５ボルトの正電位入力信号
が、記録されるデータに従って変調される。変調電圧の
印加ピーク値は、電子を酸素（Ｏ−）原子粒子から金属
電極へ突き扱けさせ、その結果、この原子を中性化して
第３図に示されるようにそれを吸ＩＮ除させる。
したがって、吸＠酸素（０）［ｖｔ子粒子１８Ａの線形
図形は電極３０に印加された変調信号又はパルスに従っ
て吸着担体１６の表面上に残留し、一方、ブラケット３
４によって示されたＸ走査長に沿う吸着原子粒子の残留
図形は変調信号のエネルギーレベルが酸素（０−）原子
粒子の中性化に必要なレベルよりも低かった点を表す。
注意すべきは、吸着原子粒子１８Ａの記録表面の一体性
は第２図及び第３図の２６及び３２で示された吸着原子
粒子並びに媒体表面領域に存在する他の環境汚染を掃引
し去ることによって維持されるということである。これ
は、一つの仕方として、記録表面の近くに移動するニト
ロゲン雰囲気を供給することによって達成される。
第４図は、さらに他の記録方法を示し、ここでは吸着原
子粒子１８Ａが書込み工程中に担体１６の吸着表面１７
上に堆積される。吸着表面１７は、最初に、全ての汚染
を清掃された後、たとえば、ニトロゲンなどのような、
保護環境によって保全される。電極３０はＸ方向に走査
され、この間、負極性又は負電圧パルスの変調入力信号
が、矢印３６で示された局部化又は局部的に供給された
吸着原子環境の存在の下で細い電極先端３０に印加され
る。局部環境３６は、電極先端と７００表面との間の領
域内へ拡散する中性酸素原子粒子１８Ａを含む。変調高
角パルス持続時間中この領域に存在する原子粒子１８Ｂ
によって電子が酸素原子粒子１８Ｂ内へトンネルし、そ
の結末、酸素（０）原子粒子が形成されかつこれが、Ｚ
ｎＯ担体の吸着表面１７へ吸着される。このような仕方
で、誘導された吸着酸素（Ｏ−）原子粒子１８Ａの直線
図形が電極３０に印加された変調信号又はパルスに従っ
て表面１７上に堆積され、ブラケット３８によって示さ
れるＸ走査に沿って吸着原子粒子の記録図形を形成する
。
実用に際しては、第２図に示された記録方法において、
吸着原子粒子１８Ａの二次元図形が情報図形の記録中Ｘ
走査方向に走査されることによって作成され、一方、従
来のラスク走査の様式で、Ｙ方向に沿って次のＸ走査を
索引する。トンネル電流効果を介して記録を実施するた
めに、基板尋電層１４及び対応する吸着担体１６が接地
電位又は基準電位に＠持される。
第４図の記録実施例においては、供給された中性吸着原
子粒子の制御局部環境は電極先端３０Ａの近傍に維持さ
れかつ吸着工程に直接利用されないこれらの粒子は表面
１７からすばやく除去されるのが、好ましい。第５図に
図示されているように、吸着原子粒子をその近傍に直接
印加するために、吸着環境３６は供給管４０によって細
い電極先端３０△の閉じ込められた近傍に供給される。
この領域への吸着原子の強制閉じ込めは第６図に示され
、ここでは、テーバを付けられた先端４３を持つ外側ス
リーブ又は管４２が電ＪＵ３０の上に配設されこれに伴
って吸着原子粒子が電極３０と管４２との間の間隔を通
って流れる。
ここで、第１図〜第６図の実施例に示された記録情報読
出し方法を参照する。再びバイニングらの参考文献を参
照するが、この文献ではトンネル電流効果技術が検査下
にある表面の起伏図を測定するのに採用されており、そ
の中でプローブ又は電極の位置は表面輪郭の変動に従っ
て変更され、このような変更はプローブ又は電極と検査
下にある表面との間のトンネル電流の変動を監視するこ
とによって測定される。ここに示された読出し方法の一
形式では、電極が吸着原子表面と物理的に接触すること
なく吸着原子表面と吸着担体表面とから同じ空間距離に
維持されかつトンネル電流の変動が電極３０で感知され
て吸着記録媒体の担体表面上に残留している吸着原子粒
子の図形を表示する。
情報を読出すために、この媒体の表面が、第７図に示さ
れるように、圧電又はサーボ駆動装置５ｏによって駆動
される電極３０で以ってＸ及びＹ方向に走査される。一
定角電圧が電極３０上に維持される。たとえば、電極先
端３０Ａは、担体１ｏの表面から約１０人（１ｎｍ）上
に保持されかつ電極上に維持される電圧は約５ボルトで
ある。
電子は、ＺｎＯ担体又はＺｎＯ担体表面上の酸素（Ｏ−
）原子粒子内へ突き抜ける。電極におりるトンネル電流
の変動が監視されかつ電極がＸ方向に走査されるに従っ
て、トンネル電流の変動がＸ走査線に沿う表面起伏図、
ずなわら、原子粒子１８Ａの存在又は欠切を表示し、ま
た原始記録情報の電気信号表示を提供する。
読出しにおいて、印加電圧は、担体表面に接着している
原子粒子を引いたり、吸着解除したり又はそうでなけれ
ばこれからの除去を起させたりするような極性であって
はならない。担体表面に接着したＭ素（０−）原子の場
合、電極先端３０Ａ先端に印加された電圧は負極性でな
ければならないが、これは充分な大きさの読出し正極性
電圧によって記録された原子粒子が吸着解除を起こすか
らである。
バイニングらの技術はＳＴＭ、すなわち、トンネル電流
の変動に従って電極をＩ直、っまりＺ方向に変位させる
のに利用されるが、これはまた読出し記録にも利用され
ることが、実際に行われる。
電極３ｏは、トンネル電流を感知する閉ループ帰遷系５
２を使用して圧電又はサーボ駆動装置５゜によって７方
向に動かされて、サーボ駆動装置５０に制御信号を送る
結果、後者はこれに対応して電極先端３０Ａと担体表面
１７との間の距離を増減し、感知したトンネル電流のそ
れぞれ増減に応じこれらの間の空間距離を一定に維持す
る。サーボ駆動装置の変動電流は、吸着原子粒子と露出
した吸着担体表面によって形成される記録表面の起伏図
に相当する。
信号対雑音比及び読出しの正確度を向上するため、次の
技術が利用される。本発明の記録方法にとって最も望ま
しい絶対的に平滑かつ一様な表面を得ることは容易にで
きるものではないことは１、物理的性質上認識されてい
る。
平滑にされた担体表面１７の起伏図をトンネル電流効果
を介して読出すために、担体表面がまず全ての汚染を清
掃され、ついで、第７図に示ざ札た従来のラスタ走査様
式に従って走査される。この起伏図は各特定の媒体担体
ごとに格納される。
その後、第２図〜第６図に示された本発明の教唆に従っ
て、情報が担体表面１７に記録される。もちろん、第２
図及び第３図の場合、吸着原子粒子の単原子層が記録方
法を適用するに先立って最初に堆積される。
これに続く読出しの際に、電気信号が第７図に示された
仕方で、すなわち、記録された情報の直交走査で確認さ
れるトンネル電流変動に従って、１ｑられる。次いで、
記録走査線ごとに走査された情報が、この情報の記録に
先立って記録された担体表面起伏図の同−又は同等の走
査記録線と重ね合わされ、対応する信号直間の差が確認
されることによって、記録情報を高確度で表示する。
正確読出しのこの方法は、担体表面１７の原始記録起伏
図とこれに続いて担体１０上に記録された情報とに暗号
技術を提供し、こうすることによって特定の記録媒体上
にその後記録された情報は、別の遠隔の場所に格納され
ている同じ媒体の暗号原始記録起伏図がなければ、本来
の値をなさないという、安全性を加えて有する。
基本的には、読出しのための走査は、情報記録の際と同
様にラスク走査様式において行われる。
大良の情報を記録するには、大きなディスクが利用され
るが、このディスクは充分な表面平滑性を有する選択材
料の吸着担体薄膜で被覆され、吸着原子粒子がこの薄膜
に吸着されるか又はこのような原子の吸着単原子層から
除去される。操作に当っては、ディスクが固定され、一
方、電極が、２進情報記録又は読出しのためＸ及びＹ方
向に走査を行う。記録及び読出しはディスクの選択され
た区域内で行われ、そして、ディスクは、ざらに情報を
記録する場合新しい区域に索引される。代って、ディス
クが連続的に回転させられる一方で電極が固定されるか
又はディスクが所望の速度で回転させられるに従い電極
が回転するディスクの運動に直角な線に沿い半径運動さ
ぼられて、ディスクの先に指定されたセクタ内に対して
２進情報を記録また読出しを行うようにしてもよい。
本発明は、特定の実施例に関して説明されたけれども、
多くの代替、変形、変更は、前述の説明に照して当業者
には明かなはずである。たとえば、他の型式及び階級の
担体並びに吸着性を有する関連原子粒子又は他の型式の
相互安定）炙着性質は、本発明の実施に利用可能である
。
なおまた、電荷の橿性による接着力はここに説明された
ものに比べ反対極性、ザなわら、正イオンの作用であっ
てもよい。これは、もとより、記録媒体として選択され
る担体／粒子の構成に依存する。
なおまた、本発明はここでは、記録された情報を表示す
る起伏図を作る手段として、初期的には平滑な裸の担体
表面の一体部分であるが、表面への安定接着により除去
される原子粒子の除去を、考えている。記録（粒子除去
）は、第２図に示された電子ビーム技術又は第３図に示
されたトンネル電流効果によって達成される。担体表面
に形成される記録された“くぼみ″は、記録された情報
を表示しており、これらは第７図に示された装置によっ
て読出される。
したがって、本発明は、水明８Ｂに収録の特許請求の範
囲の精神と範囲に則うあらゆる代替、変形、変更を包含
することを烈図している。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明による記録媒体担体の代表例の側面図
、 第２図は、本発明による記録の一方法を表す線図的側面
図、 第３図は、本発明による記録の第２の方法を表す線図的
側面図、 第４図は、本発明による記録の第３の方法を表す線図的
側面図、 第５図は、第４図の示された方法の代替実施例を表す側
面図、 第６図は、第４図に示された方法のさらに他の代替実施
例の側面図、 第７図は、記録媒体担体上に記録された情報の読出し方
法の説明図、である。 ［符号の説明］ １０：媒体　　　　　　　１６：扱者担体１７：吸着担
体表面　　　１８：原子被膜１８Ａ：原子粒子　　　　
２０：電子ビーム３０：金属電極　　　　　３０Ａ：ミ
ル先端３１：Ｘ及びＹ駆動装置　３６：吸着環境５０：
圧電又はサーボ駆動装置

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）原子規模密度を有する情報記録および読出し装置
    であつて、担体を有する記録媒体と、前記担体表面上に
    原子粒子の図形を形成する装置と、前記担体表面上の前
    記原子粒子の存在又は欠切を表示する信号を作成するこ
    とによつて前記記録媒体上の記録情報の図形を表示する
    読出し装置とを包含し、前記形成装置において前記原子
    粒子は安定な接着結合を形成する前記粒子と前記担体と
    の間の電気的引力特性に少くとも部分的に起因される前
    記担体に対する親和力を有し、かつ前記担体上に作成さ
    れた原子粒子の図形は前記粒子の寸法と間隔に基づいた
    超高密度の記録情報を表示することを特徴とする前記情
    報記録および読出し装置。
  2. （２）原子規模密度を有する情報記録および読出し装置
    であつて、吸着担体を有する記録媒体と、前記吸着担体
    表面上に吸着原子粒子の図形を形成する装置と、前記記
    録媒体上の記録情報の図形を表示する電気信号を作成す
    るために前記吸着担体表面上の前記粒子の存在又は欠切
    を測定するトンネル電流効果を利用する読出し装置とを
    包含し、前記形成装置において前記吸着原子粒子は前記
    吸着担体に対する吸着親和力を有し、かつ吸着原子粒子
    の図形は該粒子の寸法と間隔に基づいた超高密度の記録
    情報を表示することを特徴とする前記情報記録および読
    出し装置。
  3. （３）原子規模密度を有する情報記録および読出し装置
    であつて、吸着担体を有する記録媒体と、前記吸着担体
    表面上の吸着原子粒子の図形を作成する電極装置と、前
    記記録媒体上の記録情報の図形を表示する電気信号を作
    成するために前記吸着担体の表面上の前記粒子の存在又
    は欠切を測定するトンネル電流効果を利用する読出し装
    置とを包含し、前記吸着原子粒子は前記吸着担体に対し
    て吸着親和力を有し、かつ前記担体上に作成された原子
    粒子の図形は前記粒子の寸法と間隔に基づいた超高密度
    の記録情報を表示することを特徴とする前記情報記録お
    よび読出し装置。
  4. （４）原子規模密度を有する情報記録および読出し装置
    であつて、吸着担体を有する記録媒体と、前記吸着担体
    表面を横断して電極装置を走査させかつ前記吸着担体表
    面上に吸着原子粒子を堆積させる記録装置であつて、前
    記粒子は前記吸着担体の電荷引力性質に少くとも部分的
    に起因されかつ前記電極装置によつて吸着原子粒子上に
    誘導される前記吸着担体に対する吸着親和力を有する前
    記記録装置と、前記担体から上の予め選択された空間距
    離にある前記電極装置で以つて前記吸着担体表面を走査
    する読出し装置と、前記電極装置に電位を与えかつ前記
    電極装置と前記吸着担体との間に生成されたトンネル電
    流の変動を感知する検出装置とを包含し、電気信号は前
    記吸着担体上の記録情報の図形を表示する前記トンネル
    電流の変動によつて作成されることを特徴とする前記情
    報記録および読出し装置。
  5. （５）原子規模密度を有する情報記録および読出し装置
    であつて、吸着担体を有する記録媒体と、前記吸着担体
    上に堆積されかつ前記吸着担体と前記吸着原子粒子の電
    荷引力性質に少くとも部分的に起因されて前記吸着担体
    に対する吸着親和力を有する吸着原子粒子の均一な単原
    子層と、前記吸着担体表面を横断して電極装置を走査さ
    せかつ記録しようとする情報信号に従つて選択的に前記
    吸着原子粒子を前記吸着担体から吸着解除する記録装置
    であつて、前記媒体上の逐次走査線に沿う前記粒子の存
    在又は欠切は前記記録情報を表示する前記記録装置と、
    前記担体表面上の前記吸着原子粒子の存在又は欠切に起
    因されて前記電極装置と前記吸着担体との間に誘導され
    るトンネル電流の変動を検出するために前記吸着担体に
    対して予め選択された空間関係に維持された前記電極装
    置で以つて前記吸着担体表面を走査する装置とを包含し
    、電気信号は前記吸着担体表面上の記録情報の図形を表
    示する前記トンネル電流変動をさらに表示することを特
    徴とする前記情報記録および読出し装置。
  6. （６）原子規模密度を有する情報記録および読出し装置
    であつて、吸着担体を有する記録媒体と、前記担体表面
    上に吸着原子粒子の図形を形成する装置と、及び該形成
    装置において前記吸着原子粒子は前記吸着担体に対する
    吸着親和力を有し、かつ前記担体上に作成された吸着原
    子粒子の図形は該粒子の寸法と間隔に基づいた超高密度
    の記録情報を表示することと、前記担体表面を前記電極
    装置で以つて走査しかつ前記電極装置と前記吸着担体と
    の間に生成されたトンネル電流の変動を感知する読出し
    駆動装置と、及び該駆動装置において前記トンネル電流
    の変動は前記電極装置の先端と前記吸着担体表面との間
    に所定の一定空間関係を維持するために前記駆動装置を
    動作させるように働く帰還信号として採用され、かつ前
    記帰還信号は前記吸着担体表面上の前記吸着原子粒子の
    存在又は欠切に起因される前記媒体の起伏図形の変化を
    表示ししたがつて前記吸着担体表面上の記録情報図形を
    表示することと、を包含することを特徴とする前記情報
    記録兼読出し装置。
  7. （７）原子規模密度を有する情報記録および読出し装置
    内に使用される記録媒体であつて、吸着担体と、前記担
    体表面上に形成される前記吸着原子粒子の図形と、及び
    該図形において前記吸着粒子は該粒子と前記担体との間
    の電気引力特性に少くとも部分的に起因される前記吸着
    担体に対する吸着親和力を有することとを包含すること
    を特徴とする前記記録媒体。
  8. （８）原子規模密度を有する情報記録および読出し装置
    内に使用される記録媒体において、担体と、前記担体表
    面上に形成される原子粒子の図形と、前記粒子は安定接
    着結合を形成する前記粒子と前記担体との間の電気的引
    力に少くとも部分的に起因される前記吸着担体に対する
    親和力を有することとを包含することを特徴とする前記
    記録媒体。
  9. （９）関連する原子粒子に対して接着性質を有する担体
    表面を横断して記録電極装置が走査を行わされる原子規
    模記録方法において、前記原子粒子を前記記録電極装置
    に選択供給するステツプと、前記粒子を前記記録電極装
    置に接着するように誘導するために充分な大きさの電圧
    を前記記録電極装置に印加するステツプ、及び、該印加
    ステツプにおいて前記担体表面上の前記原子粒子の図形
    は記録情報を表示することとを包含することを特徴とす
    る前記原子規模記録方法。
  10. （１０）吸着原子粒子に対する吸着性質を有する吸着担
    体表面を横断して記録電極装置が走査を行わされる原子
    規模記録方法において、前記記録電極の領域に前記吸着
    原子粒子を供給するステツプと、粒子上に電荷を誘導す
    ることによつて前記粒子に前記吸着担体に対する親和力
    を持たせかつ前記吸着担体表面上に接着させるために充
    分な大きさの電圧を前記記録電極に印加するステツプと
    、及び該印加ステツプにおいて前記吸着担体上の前記吸
    着原子粒子の図形は記録情報を表示することとを包含す
    ることを特徴とする前記原子規模記録方法。
  11. （１１）関連する原子粒子に対して接着性質を有する担
    体表面を横断して記録電極装置が走査を行わされる原子
    規模記録方法において、前記担体表面に前記原子粒子の
    均一な単原子層被覆を供給するステツプと、及び該供給
    ステツプにおいて前記粒子は原子接着結合に起因されて
    前記担体に接着することと、前記担体表面から前記粒子
    を選択除去するために充分な大きさの電圧を前記記録電
    極に印加するステツプと、及び該印加ステツプにおいて
    前記担体表面上の前記原子粒子の図形は記録情報を表示
    することとを包含することを特徴とする前記原子規模記
    録方法。
  12. （１２）吸着原子粒子に対する吸着性質を有する吸着担
    体表面を横断して記録電極が走査を行わされる原子規模
    記録方法において、前記担体表面に前記吸着原子粒子の
    均一な単原子層被覆を供給するステツプと、及び該供給
    ステツプにおいて前記粒子は吸着性接着結合に起因され
    て前記吸着担体に接着することと、前記吸着担体表面か
    ら前記粒子を選択吸着解除するために充分な大きさの電
    圧を前記記録電極に印加するステツプと、及び該印加ス
    テツプにおいて前記吸着担体上の前記吸着原子粒子の図
    形は記録情報を表示することとを包含することを特徴と
    する前記原子規模記録方法。
  13. （１３）関連する原子粒子に対する接着性質を有する担
    体表面上を横断して読出し電極装置が走査を行わされる
    、及び前記担体上に形成される前記粒子の図形が記録情
    報を表示する原子規模読出し方法において、前記読出し
    電極装置と前記担体との間にトンネル電流を発生させる
    電圧を前記読出し電極に印加するステツプと、及び、該
    印加ステツプにおいて前記トンネル電流の変動は前記担
    体表面上の前記原子粒子の存在又は欠切を表示すること
    と、前記トンネル電流の変動を記録情報の表示として利
    用するステツプとを包含することを特徴とする前記原子
    規模読出し方法。
  14. （１４）関連する吸着原子粒子に対して吸着性質を有す
    る吸着担体表面を横断して読出し電極が走査を行わせら
    れる、及び前記担体上に形成される原子粒子の図形は記
    録情報を表示する原子規模読出し方法において、前記読
    出し電極装置と前記吸着担体表面との間にトンネル電流
    を発生させる電圧を前記読出し電極に印加するステツプ
    と、及び該印加ステツプにおいて前記トンネル電流の変
    動は前記吸着担体上の前記吸着原子粒子の存在又は欠切
    を表示することと、前記トンネル電流の変動を記録情報
    の表示として利用するステツプとを包含することを特徴
    とする前記原子規模読出し方法。
  15. （１５）関連する原子粒子に対する接着性質を有する担
    体表面を横断して読出し電極装置が走査を行わされる、
    及び前記担体上に形成される前記粒子の図形が記録情報
    を表示する原子規模読出し方法において、前記担体表面
    上に情報を記録するに先立つて前記読出し電極装置と前
    記担体表面との間にトンネル電流を発生する電圧を前記
    読出し電極装置に印加しかつ前記担体表面を横断して前
    記電極装置を走査させることによつて前記担体表面の起
    伏図を測定するステツプと、及び該測定ステツプにおい
    て前記読出し電極における無記録出力信号は前記担体表
    面の起伏図を表示する前記電極における前記トンネル電
    流の変動を含むことと、前記記録電極装置表面に接着す
    るように前記原子粒子を誘導することによつて前記原子
    粒子を前記記録電極表面に選択供給するステツプと、及
    び該供給ステツプにおいて前記担体表面上の前記原子粒
    子の図形は記録情報を表示することと、前記読出し電極
    装置と前記担体表面との間にトンネル電流を発生する電
    圧を前記読出し電極装置に印加しかつ前記担体表面を横
    断して前記電極装置を走査させることによつて前記担体
    表面の起伏図を再び測定するステツプと、及び該測定ス
    テツプにおいて前記電極装置における記録出力信号は前
    記担体表面上の前記原子粒子の存在又は欠切を表示する
    ことと、前記記録出力信号と前記無記録出力信号との間
    の同等走査における差を取り上げることによつて高信号
    対雑音比を持つ結果読出し情報を作成するステツプとを
    包含することを特徴とする原子規模読出し方法。
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