JPS63271795A - 記録装置 - Google Patents

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〕 本発明はデータ記録等を行う記録装置に係わる。

（発明の概要〕 本発明は、２次電子放出比δが、δ＞１の強誘電体層と
、この強誘電体層の１の面に配された電極と、強誘電体
層の他の面を所定の電位に電子ビーム走査によって設定
する手段と、強誘電体層を加熱する手段とを具備して成
るもので、記録密度、転送レート及びアクセス速度等に
すぐれた記録装置を提供する。

〔従来の技術〕

データ記録装置として種々のものがある。例えば、各種
半導体メモリ装置、磁気メモリ装置、光メモリ装置など
が挙げられる。

しかしながら、半導体メモリ装置は、そのアクセス時間
がマイクロ秒（μｓｅｃ　）オーダーという比較的速い
アクセス時間を有するが、記録容量が１メガビツト（Ｍ
ｂｉｔ）オーダーとして低いものである。

これに比し、磁気メモリ装置は、記録容量が１００Ｍｂ
ｉｔオーダーではあるものの、アクセス時間がｌＯミリ
秒（ｍｓｅｃ）という比較的遅いものである。

更に光メモリ装置は、記録容量は１ギガビツト（Ｇｂｉ
ｔ）であり、アクセス時間はＬｏｏｍ　ｓｅｃ以上の遅
いものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、上述した諸問題の解決をはかり、記録密度に
ついては上述した光メモリのそれより更に高記録密度化
し、アクセス時間については光メモリはもとより磁気メ
モリより速く、転送レートについては磁気メモリと同等
レベルであり、しかもオーバーライド、すなわち一旦書
き′換えられた情報上に他の情報を書き換え記録するこ
とのできるようにした記録装置を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、第１図に路線的構成図を示し、第２図に第１
図の要部の構成図を示すように、２次電子放出比δが、
δ＞■の強誘電体Ｎ（１）を有し、その一方の面に電極
（２）を設け、他方の面にこれを所定の電位に電子ビー
ム走査によって設定する電位設定手段（３）を設け、更
に強誘電体層（１）を加熱する手段（４）を設ける。

〔作用〕

上述の構成において、電位設定手段（３）によって、記
録しようとするデータ情報例えば２値情報の“０”、′
１”に応じて変調された２種の電位を設定し電子ビーム
走査との共働によって強誘電体層（１１にこの情報を電
荷パターンとして、すなわち情報に応じた分極パターン
として書き込み、この情報の読み出しに当たっては強誘
電体層（１）の電子ビーム走査による電荷パターンに応
じた電子ビーム電流の検出によって行う。

〔実施例〕

第１図に全体的構成を示し、第２図にその要部の構成を
示すように例えばガラス管体（５）を設け、そのフェー
スプレート（５ｆ）の内面に記録媒体に対応するターゲ
ット（６）を配置する。

そして、このターゲット（６）と対向してメツシュ電極
より成る電位設定手段（３）を配置する。

また、管体（５）肉には、ターゲット（６）に、電位設
定手段（３）を構成するメツシュ電極を介して対向する
ように、電子銃（９）を配置する。

この電子銃（９）は、例えばカソードに１第１〜第３グ
リツド０１〜Ｇ３が順次配置された構成を有する。　　
（１０）及び（１１）は、管体（５）外に配置された集
束コイル及び偏向コイルで、電子銃（９）から発射され
る電子ビーム（１２）をターゲット（６）の強誘電体層
（１）上に集束させ、かつこの強誘電体層（１）上を、
水平・垂直走査する。

記録媒体としてのターゲット（６）は、第２図に示すよ
うに、例えば厚さ３０μｌのアルミナ基板等より成る絶
縁性の基体（７）の一方の面に加熱手段（４）として例
えば厚さ１０００人のＮｉ−Ｃｒヒータを蒸着する。

基体（７）の他方の面には、例えばＣｒ−Ａｕを厚さ１
０００人に蒸着して電極（２）を被着形成する。

電極（２）上に、ゾル・ゲル法によって、例えばＰｂＴ
１０３−　ＰｂＺｒＯ３系の強誘電体材料層をスピンコ
ードし、７００℃程度の焼付けを行って厚さ１μｍの強
誘電体層（１）を形成する。

ターゲット（６）の面積は例えば（５Ｘ５）ｃｄとする
。

このターゲット（６）は、支柱等の支持手段（８）をも
ってフェースプレート（５ｆ）に、強誘電体１（１１を
有する側が、電子銃（９）と対向する側となるように支
持する。

加熱手Ｖ！ｔ（４）は、このターゲット（６）の強誘電
体層（１）の加熱に供するものであり、例えば５×５×
０．００３３ｃｄの体積のターゲット（６）を１００℃
上昇させるに要する時間は比熱が３　Ｊｏｕｌｅ　／−
・ｄｅｇとすると、約２５Ｊｏｕｌｅとなるので、手段
（４）のパワーが２５Ｗとすると、１　ｓｅｃ、　２５
０Ｗであれば１００ｍ５ｅｃとなる。

次に本発明装置における記録及び読み出し動作について
説明する。

電位設定手段（３）への印加電圧ＶＭは、基本的に３Ｍ
の電位ＶＭＯ＋　　ｖＭ工及びＶＭＳをとる。第２図に
おいてＳＷｌは、この電位設定手段（３）への印加電圧
の切換態様を機械的スイッチとして模式的に表わしたも
ので、手段（３）に接続された可動接点が、固定接点Ｓ
ＩＯ，Ｓｏ、５１ｓに切換えられた状態で各電位ｖＭｏ
ｌ　ＶＭ□＋　ＶＭＳが印加されるものとして表現され
ている。

一方、電極（２）には、所定の電位ｖＴが印加される。

スイッチＳＷ２は、その可動接点が固定接点Ｓ２１に切
換えられた状態で例えばＶＴ−５００Ｖが与えられ、固
定接点Ｓ２２側に切換えられた状態で抵抗Ｒによる電圧
降下として端子ｔｏｕｔから出力が導出するようになさ
れる。

情報の書き込みは、スイッチＳＷ２が接点Ｓ２１側に切
換えられて、電極（２）に所定電位の例えばＶＴ　＝　
５００Ｖが印加された状態で、電位設定手段（３）への
印加電圧ｖＭは、記録しようとする情報の例えば“０”
と“１”に対応して２種の電位ＶＭＯ及びＶＭｌが、ス
イッチＳ　Ｗ　ｔの接点Ｓｔｏ、Ｓｕへの切換によって
与えられる。ここに手段（３）の電位ｖＭの２種の電位
Ｖ、。及びＶＭ工は、例えばＶＭＯ＝４９５Ｖ　、　　
Ｖ　Ｍｌ　−５０５Ｖとする。

今、スイッチＳ　Ｗ　１が接点Ｓｔｏ側にあり、手段（
３）への印加電圧ｖＭが、例えばＶＭ　＝ＶＭＯ−４９
５■である場合についてみると、電子銃（９）からの電
子ビーム（１２）を強誘電体層（１）に衝撃させると、
このときの強誘電体層（１）への電子ビームの加速電圧
状態において、強誘電体層（１）の２次電子放出比δが
、δ＞１であれば、この電子の衝撃によって、強誘電体
層（１）から２次電子が放出され、この放出された電子
は強誘電体層（１）に対向して配置された電位設定手段
（３）すなわちメツシュ電極に捕捉され、強誘電体！（
１）の表面側の電位は、２次電子放出に応じて正電圧側
に上昇する。そして、この電位の上昇が、このときの手
段（３）の電位ＶＭＯ＝　４９５Ｖに達すると、手段（
３）における２次電子の捕捉がされなくなることからこ
の２次電子の放出が抑制され強誘電体層（１）の表面の
電位は電位ＶＭＯ＝　４９５Ｖで平衝する。つまり、強
誘電体層（１）には、電極（２）側の電位■＾がＶＴ　
　（＝　５００Ｖ）に、表面側の電位Ｖ、がＶＭＯ（＝
　４９５Ｖ）になり、その厚さ方向に、ＶＡ　−ＶＢ　
＝　（５００−４９５）　Ｖ＝　５　Ｖ　　・・・・ｆ
ｉｌの電位差が生じ、強誘電体Ｆｉ　（１）の厚さが１
μｍの場合は、厚さ方向の電界強度が、 ５　Ｖ／μｍ　＝　５　ＫＶ／ｍｍ なる強電界が与えられる。そして、このような強電界が
強誘電体に与えられれば、良く知られているように、自
然分極が配列するいわゆるポーリング現象を生じ、この
ポーリングすなわち分極Ｐ。

が記憶され、これにより例えば情報“Ｏ”の記録がなさ
れる。

同様の現象によってＳ　Ｗ　１が接点Ｓ１１にあって手
段（３）への印加電圧７問が■綽−Ｖ　Ｍｘ　−５０５
Ｖである場合は、強誘電体層（１）の表面側電位Ｖｅは
、ＶＭｌ　（−５０５Ｖ）となり、その厚さ方向に、Ｖ
Ａ　　ＶＢ　−（５００５０５Ｖ）　−５Ｖ”（２１の
電位差が生じ、前述の情報“０”の記録状態とは逆向き
の分極Ｐ１が生じ、例えば情報“１”の記録がなされる
。

したがって、電子ビームの強誘電体層（１）への走査位
置に応じて記録しようとする情報例えば“Ｏ”。

“１”に応じて手段（３）への印加電圧を変調すれば、
すなわち電位ＶＭＯ＋　　ＶＭｉを手段（３）に与える
ことによって、強誘電体層（１）には、正逆の分極パタ
ーンＰａ及びＰｌが生じ、２値“０”、“１”の書き込
みが行われる。

次にこのようにして書き込まれた情報“０”。

“１′の読み出しについて説明する。

この読み出しは、ＳＷｘを接点３１ｓに切換え、手段（
３）に所定電位ＶＭＳを印加、Ｓ　Ｗ　２を接点Ｓ２２
側に切換えて電極（２）に書き込み時と同電位のＶＡ−
５００Ｖを印加して行う、ここに、ＶＭＳは、ＶＭＯと
ＶＭ□との中間電位で、電極（２）の電位７丁と同型き
は、書き込み時に強誘電体層（１）の表面側の電位ｖＢ
が手段（３）の電位ＶＭＳ−５００Ｖより低いＶＢ−Ｖ
ＭＯ＝　４９５Ｖの状態にある部分は、電子ビーム（１
２）はこれが反発されることからビーム電流は流れず、
Ｖ、が、ＶＢ−ＶＭＩ−５０５Ｖ（７）状態にあった部
分ではビーム電流が流れる。したがって強誘電体層（１
１の表面に記録された“Ｏ”、“１”の電位パターンに
よって端子ｔ　ｏｕｔから“０”。

１１”に応じた出力がとり出されることになる。

しかしながら、この場合、１回もしくは数回の電子ビー
ム走査によって、すなわち１回もしくは数回の情報読み
出しで強誘電体層（１）の表面の電位パターンすなわち
電荷パターンが消滅してしまう。

そこで、この記録を繰返し読み出すのに、パイロ効果を
利用する。すなわち強誘電体においては、第３図に実線
曲線（３１）及び破線曲線（３２）に互いに異なる温度
Ｔ１及びＴ２　　（Ｔｔ　＜７２　）での電束密度り一
電界Ｅの曲線を示すように、そのＤ−Ｅ特性が温度によ
って変化し、温度が上昇すると電束密度りが低下する。

そこで、今加熱手段（４）に通電し、これによって例え
ば室温より高い所要の温度Ｔ２例えば５０℃に強誘電体
層（１）を加熱すると、パイロ効果によって電荷が外部
に出される。

前述した記録ずみの情報記録に応じた分極Ｐｏ。

Ｐｌの向きに応じて電荷潜像が出現し、前述した電子ビ
ーム走査による読み出しを再び行うことができる。この
ようにしてパイロ効果の利用によって、すなわち読み出
し時に加熱手段（４）による加熱及び保持を行うことに
よって、その記録の読み出しを繰返し行うことができる
ことになる。

上述の本発明装置において、情報の書き換え、つまりオ
ーバライドを行うには、前述の書き込み作業を、次の新
しい情報に基づいて同様の方法によって例えば、先の情
報に基づく分極配列が新しい情報に基づく配列に書き換
えられることによってオーバライドがなされる。

次にこの構成の記録密度についてみる。

パイロ電荷Ｑは、強誘電体層（１）のパイロ定数Ｐ１記
録面積（電子ビームスポット面積）Ｓ、上昇温度ΔＴに
関係して Ｑ＝Ｐ−３・ΔＴ　　　　　・・・・・・（３）となる
。今、強誘電体層（１）として、ＰｂＴｉＯ３−ＰｂＺ
ｒＯ３系セラミックを用いる場合、 Ｐ　＝　２．５Ｘ　１０−”　Ｃ／　ｃｎ！　−ｄｅｇ
となる。そして、検出可能なレベルはＳ／Ｎ＝２６ｄＢ
として５　Ｘ　１０”　Ｃとすると（３）式から、Ｓ・
ΔＴ　＝　Ｑ／　Ｐ　＝　２　Ｘ　１１０−７ｃｊ−ｄ
ｅとなる。Ｓ・ΔＴが一定であることから、スポット面
積を小さくしようとするとΔＴは大となる。

一方、ΔＴは、強誘電体層（１）等のキュリ一点の制限
、加熱手段（４）のパワーの制約から実用値が決まり、
スポット径φに応じて表１に示すようになる。

表　　１ 表１におＧ゛てはＩ　Ｂｙｔｅ＝　８　ｂｉｔとしたも
のである。

アクセス時間は初期の加熱に要する時間を除けば、電子
ビームの位置合せ時間で決まる。そして加熱に要する時
間は、ΔＴの大きさに依存するが、前述したようにΔＴ
−１００℃で、２５０Ｗの加熱手段の場合約１００ｍ　
ｓｅｃとなる。

そして、転送レートは電子ビームの走査時間のみで決ま
ることになる。

上述した例えば一度ないしは数回の読み出しで電荷パタ
ーンが消失するので、放冷して再加熱するという手順を
とったものであるが、一度の加熱で更に繰返し情報を読
み出しことができるようにするには、第４図に示すよう
に強誘電体層（１）上に、スイライブ状の平行電極（１
３）を配してこれより出力端子ｔを導出し、情報の書き
込みは、前述したと同様の方法によって行い、読み出し
に当たっては、強誘電体層（１）に記録された表面の記
録情報に応じた電位ポテンシャルによって電極（１３）
に入射する電子ビームを変調させて記録情報に応じた信
号電流をとり出すようにすることもできる。

この場合は、強誘電体層（１）の表面電荷はそのまま保
存されるので繰返しの読み出しができることになる。

〔発明の効果〕

本発明構成によれば、上述したように、その記録密度を
高めることができ、アクセス時間も速く、転送レートも
高い情報記録装置を構成できる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明装置の一例の構成図、第２図はその要部
を拡大した構成図、第３図は電束密度−電界曲線図、第
４図は他の例のターゲットの構成図である。 （６）はターゲット、（１）は強誘電体層、（２）は電
極、（３）は電位設定手段、（４）は加熱手段である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　２次電子放出比δが、δ＞１である強誘電体層と、 この強誘電体層の１の面に配された電極と、上記強誘電
   体層の他の面を所定の電位に電子ビーム走査によって設
   定する手段と、 上記強誘電体層を加熱する手段とを具備することを特徴
   とする記録装置。